Регулятор температуры в схемах управления

Системы автоматического регулирования предназначены для контроля над такими параметрами, как ток, напряжение, мощность, давление и т.д. Особое место в подобного рода системах отводится схемам управления. В зависимости от объекта, используется тот или иной принцип управления. Если нас интересуют нагревательные элементы, то для этого в большинстве устройств нет необходимости строить быстродействующие схемы. Это упрощает схемную реализацию прибора и, самое главное, позволяет использовать “щадящий” режим для силовых модулей. Такой подход значительно продлевает срок их службы и сокращает время вынужденных простоев при ремонте оборудования. В условиях производства это - немаловажный фактор. Каждая незапланированная остановка технологической линии ведет к уменьшению выпуска конечной продукции, что, естественно, отражается на ее себестоимости.

В качестве примера можно рассмотреть небольшую систему, где используется регулятор температуры. Система управления имеет два входа – сигналы задания и обратной связи. Предположим, что по сигналу задания необходимо довести параметр до некоторой величины. Используемый регулятор температуры плавно увеличит ток в нагревательных элементах до максимального. После этого станет сравнивать сигнал обратной связи и задания. Как только они сравняются – произойдет плавное отключение объекта. Обычно в такие системы закладывается гистерезис на обратное включение/отключение – это необходимо для обеспечения стабильной работы всей системы.

Раньше для коммутации силовой цепи нагревательных приборов использовались контактные схемы, обладающие рядом недостатков: резкое увеличение тока нагрузки, быстрый износ силовых контактов и т.д. Современный регулятор температуры управляет силовыми модулями на базе тиристоров, симисторов, IGBT-транзисторов и т.д. Каждый такой блок имеет свои особенности в управлении, что и должно учитываться при разработке прибора.

Хорошие перспективы для управления мощными производственными объектами, к примеру, индукционными печами, имеет тиристорный регулятор температуры. Элемент обладает прекрасными эксплуатационными характеристиками и хорошо показал себя именно при работе с активной нагрузкой. В управлении другими видами нагрузок эти инновационные в свое время приборы постепенно уступают свои позиции более современным схемам.

Иногда возникает необходимость использовать регулятор температуры воздуха. Хорошим примером в этом случае может послужить небольшое устройство, которое работает в сауне. Как видите, здесь есть сигнал задания (градусы в Цельсиях). Обратной связью в этом случае служит сигнал с термодатчика, который расположен внутри сауны. По тому же принципу работает и регулятор температуры воды, изменяется только тип используемого датчика. Подобные устройства используются и на производстве (конечно, они характеризуются гораздо большей мощностью).

С появлением инновационных силовых элементов на базе полупроводниковых приборов происходит постепенное замещение “устаревших” схем. Остаются неизменными только принципы регулирования, по которым работают эти приборы.