1. Системы автоматического регулирования прямого и непрямого действия

Системы прямого действия. В САР прямого действия воздействие измерительного элемента на регулирующий элемент осуществляется непосредственно без привлечения добавочного источника энергии.

На рис. 2 представлена система автоматического регулирования уровня воды в баке. В этой системе измерительный элемент (поплавок 2) непосредственно через рычаг ABC воздействует на регулирующий элемент (заслонку 3).

На рис. 7 изображена система автоматического регулирования частоты вращения вала теплового двигателя. Регулируемый параметр-частота вращения вала двигателя, внешнее возмущающее воздействие - момент нагрузки М_н, приложенный к валу двигателя, настройка-натяжение пружины П центробежного механизма 2.

Р ис. 8. Система автоматического регулирования частоты вращения вала теплового двигателя прямого действия

1 - двигатель (регулируемый объект); 2 - центробежный механизм (измерительный элемент); 3-заслонка (регулирующий элемент)

При увеличении момента нагрузки М_н на валу сверх номинального значения частота вращения вала двигателя 1 уменьшается, и грузы центробежного механизма 2 на которые действуют силы F_ц, сходятся. При этом муфта М центробежного механизма 2 опускается, что приводит к перемещению заслонки 3 вверх. Это вызывает увеличение подачи пара в двигатель 1. вследствие чего частота вращения вала двигателя 1 увеличивается, приближаясь к заданному значению. В данной САР измерительный элемент (центробежный механизм 2) непосредственно через рычаг ABC воздействует на регулирующий элемент (заслонку 3).

Таким образом, в системах автоматического регулирования прямого действия энергия, необходимая для процесса регулирования, поступает только вследствие отклонения регулируемого параметра.

Системы автоматического регулирования прямого действия могут быть осуществлены только тогда, когда сигнал, создаваемый измерительным элементом, достаточен для непосредственного воздействия на регулирующий элемент.

Регуляторы прямого действия, применяемые в системах автоматического регулирования, отличаются простотой конструкции, они надежны в работе, не требуют источника вспомогательной энергии, что обусловливает их широкое применение в разных областях техники.

Однако эти регуляторы обладают пониженной чувствительностью, малой точностью регулирования, небольшим коэффициентом усиления и ограниченными мощностями на выходе; кроме того, они не могут, как правило, включаться в общую схему АСУ (они локальны).

Системы непрямого действия. В системах автоматического регулирования непрямого действия измерительный элемент воздействует на регулирующий элемент не непосредственно, а через специальные усиливающие элементы, питаемые добавочным источником энергии. Эти элементы вводятся для усиления сигналов, подаваемых измерительным элементом к регулирующему элементу, за счет постороннего источника энергии.

Таким образом, в системах автоматического регулирования непрямого действия энергия, необходимая для процесса регулирования, поступает не только вследствие отклонения регулируемого параметра, но и от добавочного источника питания.

Рис. 9. Система автоматического регулирования уровня воды в баке непрямого действия 1 - бак (регулируемый объект); 2 - поплавок (измерительный элемент); 3 - потенциометр (преобразующий элемент); 4 - электродвигатель (исполнительный элемент); 5 - заслонка (регулирующий элемент); 6 - задатчик

Р ис. 10. Система автоматического регулирования частоты вращения вала теплового двигателя непрямого действия

1 - тепловой двигатель (регулируемый объект); 2 - центробежный механизм (измерительный элемент); 3 - золотник (преобразующий элемент); 4-гидравлический двигатель (исполнительный элемент); 5 - заслонка (регулирующий элемент)

Конструктивное исполнение регуляторов непрямого действия, применяемых в системах автоматического регулирования, более сложное, чем регуляторов прямого действия. Однако они позволяют получать в системах автоматического регулирования достаточно большой коэффициент усиления, удовлетворяющий практическим требованиям чувствительности и точности регулирования.

Сигнал измерительного элемента в регуляторах непрямого действия может быть значительно меньшим, что обеспечивает более точное регулирование.