电饭煲的工作原理

电饭煲的工作原理

普通电饭煲的结构：普通电饭煲主要由发热盘、限温器、保温开关、杠杆开关、限流电阻、指示灯、插座等组成。

1、发热盘：这是电饭煲的主要发热元件。这是一个内嵌电发热管的铝合金圆盘，内锅就放在它上面，取下内锅就可以看见。

2、限温器：又叫磁钢。它的内部装有一个永久磁环和一个弹簧，可以按动，位置在发热盘的中央。煮饭时，按下煮饭开关时，靠磁钢的吸力带动杠杆开关使电源触点保持接通，当煮米饭时，锅底的温度不断升高，永久磁环的吸力随温度的升高而减弱，当内锅里的水被蒸发掉，锅底的温度达到103±2C时，磁环的吸力小于其上的弹簧的弹力，限温器被弹簧顶下，带动杠杆开关，切断电源。（那有可能是发热盘中心的一个磁控限温开关老化了；这个限温开关的原理是当您把锅放到发热盘上按下煮饭的按钮后，那中心的磁钢限温开关就上抬，里面的磁钢就和里面的铁质感温片相吸并保持，同时开关的电接点也接通，电饭锅开始工作。当饭里的水被烧干时，锅内温度就可以达到105度（有水时是达不到105度的），这时磁钢限温开关里的磁钢由于达到了“居里点”温度而会突然失去磁性，这样由于开关里的弹簧的作用而使限温开关释放，电饭锅发热盘就停止加热。这时要等到温度低于60到70度时锅内部的双金属触点开关再闭合，进行保温加热，周而复始，直到您断开电源为止。）

3、保温开关：又称恒温器。它是由一个弹簧片、一对常闭触点、一对常开触点、一个双金属片组成。煮饭时，锅内温度升高，由于构成双金属片的两片

金属片的热伸缩率不同，结果使双金属片向上弯曲。当温度达到80C以上时，在向上弯曲的双金属片推动下，弹簧片带动常开与常闭触点进行转换，从而切断发热管的

电源，停止加热。当锅内温度下降到80C以下时，双金属片逐渐冷却复原，常开与常闭触点再次转换，接通发热管电源，进行加热。如此反复，即达到保温效果。

4、杠杆开关：该开关完全是机械结构，有一个常开触点。煮饭时，按下此开关，给发热管接通电源，同时给加热指示灯供电使之点亮。饭好时，限温器弹下，带动杠杆开关，使触点断开。此后发热管仅受保温开关控制。

5、限流电阻：外观金黄色或白色为多，大小象3W电阻，按在发热管与电源之间，起着保护发热管的作用。常用的限流电阻为185C 5A或10A（根据电饭煲功率而定）。限流电阻是保护发热管的关键元件，有能用导线代替。

喷嘴与挡板是气动仪表中一种最基本的变换和放大机构,能够将挡板对于喷嘴的微小位移变化气压信号,一般由恒节流孔,背压室和喷嘴挡板三部分组成.恒节流孔相当于一个固定气阻,和电路中的固定电阻相当,而喷嘴挡板相当与一个可变气阻,和电路中的可变电阻相当,当喷嘴挡板的距离改变时,由背压室进入大气的气阻也跟着改变.

当空气通过恒节流孔进入背压室,再由喷嘴挡板的缝隙排入大气,当恒节流孔和喷嘴挡板的尺寸配合适当时,挡板对于喷嘴只要几个丝的位移就可由气阻的变化,使背压室的压力发生满幅度的变化,背压室的压力还不足以驱动负载,必须经过放大器驱动负载,

1 概述

我厂TEC装置是全套引进日本旭化成公司的生产工艺，各装置中使用的调节阀有很大一部分是日本山武公司生产的CV3000系列调节阀。阀上配置的阀门定位器为HEP15/16/17。该类型阀门定位器的作用是快速准确地驱动控制阀。连接到执行机构上的阀门定位器，被安装到控制阀上，它把从控制器那里得到的电流信号转变为气动信号，然后传给执行机构，使控制阀能够准确迅速地定位。在我厂的水联运及投料过程中，定位器出现了一些问题，经分析和改进，掌握了对其

维修和使用的方法。 2 工作原理

阀门定位器是在力平衡系统上工作（图1），在稳定状态下系统通过反馈回路而达到平衡。当磁性装置的力矩由于输入信号的变化、摩擦或对工艺的流体反应等原因而变化时，使得力与反馈弹簧对于执行机构杆的位移所作的反应不平衡。阀门定位器调节其馈送给执行机构的输出压力，所以回路得到平衡。阀杆维持在对应于阀门定位器输入信号的一个位置。

图1 HEP阀门定位器方块图

3 调试

首先调节压力调节器，向阀门施加压力（约0.13MPa），使阀位指针在其行程中间位置上。从执行机构上拆下气源管，连接到阀门定位器的SUP连接孔上，把阀门定位器OUT连接孔和阀门的气室连接（此时，反馈杠杆应是直角，否则需重新安装，使其成为直角）。调至零点时给调节阀输入电流信号（一般为4mA），如若阀位指针指示不在零位上，打开阀门定位器，缓慢调节调零旋钮，使阀位指针指示零位。调节量程时，调节定值器使其输出值达到阀门所需的气源压力值。零位调准以后，分别给调节阀输入8mA、12mA、16mA和20mA信号，阀位指针应分别指向25%、50%、75%和100%。如果指示不准确，可微调节调零旋钮，便能指示准确。如果效果仍不太好，那就是行程量不足，松动量程调节锁紧螺钉，

并转动量程调节螺钉，调节结束后拧紧锁紧螺钉。通过反复调整零点和量程，使执行机构的行程在公差范围内。

4 故障维修

阀门定位器工作时会出现一些故障，其维修处理方法如表1。

表1 阀门定位器故障维修

故障 阀门定位器的动作与 输入信号不一致 原因分析 ①磁性装置出现问题 ②供气气源压力达不到要求 ③连接线错误 维修 ①更换磁性装置 ②根据调节阀要求提供气源压力 ③重新按要求接线 ①将堵塞的节流装置从喷嘴组件上拆下来并疏通 ①节气装置堵塞 ②喷嘴挡板之间的位置不合适 阀门定位器没有输出或 输出压力很低 ③量程调节装置调节螺钉位置不合适 ④零点位置不合适 ⑤控制继电器不能正常工作 ⑥节流装置O形环损坏 ②一般不需要调节喷嘴挡板的位置，必须时可拧松喷嘴的2个夹紧螺钉，使挡板移向喷嘴，在阀门定位器的输出与气源压力相等时，固定喷嘴 ③重新调整量程 ④重新调整零点 ⑤更换继电器 ⑥更换O形环 ①控制继电器不能正常工作 输出空气压力不能降低 ②节流装置松动 ③喷嘴挡板装置生锈 ①更换控制继电器 ②固定好节流装置 ③拆下喷嘴挡板装置，用软布轻轻擦洗，注意不要损坏，然后固定好节流装置 ①更换磁性装置 ②固定好零位螺钉和量程调节螺钉 ③固定好节流装置 ①磁性装置失灵 滞后严重 ②螺钉松动 ③喷嘴挡板位置不合适 5 结语

为阀门定位器提供的压缩空气必须是经过过滤器清洁的空气。工作中拆卸的部件，在调节结束后一定要正确的固定。注意不要使磁性装置受到震动或对其施加过大的力，这样会使零件受损，工作性能降低。应尽量减少拆卸喷嘴挡板装置的

次数。 1 概述

我厂TEC装置是全套引进日本旭化成公司的生产工艺，各装置中使用的调节阀有很大一部分是日本山武公司生产的CV3000系列调节阀。阀上配置的阀门定位器为HEP15/16/17。该类型阀门定位器的作用是快速准确地驱动控制阀。连接到执行机构上的阀门定位器，被安装到控制阀上，它把从控制器那里得到的电流信号转变为气动信号，然后传给执行机构，使控制阀能够准确迅速地定位。在我厂的水联运及投料过程中，定位器出现了一些问题，经分析和改进，掌握了对其

维修和使用的方法。 2 工作原理

阀门定位器是在力平衡系统上工作（图1），在稳定状态下系统通过反馈回路而达到平衡。当磁性装置的力矩由于输入信号的变化、摩擦或对工艺的流体反应等原因而变化时，使得力与反馈弹簧对于执行机构杆的位移所作的反应不平衡。

阀门定位器调节其馈送给执行机构的输出压力，所以回路得到平衡。阀杆维持在对应于阀门定位器输入信号的一个位置。

图1 HEP阀门定位器方块图

3 调试 电气阀门定位器|空气过滤减压器|电气转换器专家常熟市常仪仪表有限公司

首先调节压力调节器，向阀门施加压力（约0.13MPa），使阀位指针在其行程中间位置上。从执行机构上拆下气源管，连接到阀门定位器的SUP连接孔上，把阀门定位器OUT连接孔和阀门的气室连接（此时，反馈杠杆应是直角，否则需重新安装，使其成为直角）。调至零点时给调节阀输入电流信号（一般为4mA），如若阀位指针指示不在零位上，打开阀门定位器，缓慢调节调零旋钮，使阀位指针指示零位。调节量程时，调节定值器使其输出值达到阀门所需的气源压力值。零位调准以后，分别给调节阀输入8mA、12mA、16mA和20mA信号，阀位指针应分别指向25%、50%、75%和100%。如果指示不准确，可微调节调零旋钮，便能指示准确。如果效果仍不太好，那就是行程量不足，松动量程调节锁紧螺钉，

并转动量程调节螺钉，调节结束后拧紧锁紧螺钉。通过反复调整零点和量程，使执行机构的行程在公差范围内。

4 故障维修

阀门定位器工作时会出现一些故障，其维修处理方法如表1。

表1 阀门定位器故障维修

故障 阀门定位器的动作与 输入信号不一致 原因分析 ①磁性装置出现问题 ②供气气源压力达不到要求 ③连接线错误 维修 ①更换磁性装置 ②根据调节阀要求提供气源压力 ③重新按要求接线 ①将堵塞的节流装置从喷嘴组件上拆下来并疏通 ①节气装置堵塞 ②喷嘴挡板之间的位置不合适 阀门定位器没有输出或 输出压力很低 ③量程调节装置调节螺钉位置不合适 ④零点位置不合适 ⑤控制继电器不能正常工作 ⑥节流装置O形环损坏 ②一般不需要调节喷嘴挡板的位置，必须时可拧松喷嘴的2个夹紧螺钉，使挡板移向喷嘴，在阀门定位器的输出与气源压力相等时，固定喷嘴 ③重新调整量程 ④重新调整零点 ⑤更换继电器 ⑥更换O形环

①控制继电器不能正常工作 输出空气压力不能降低 ②节流装置松动 ③喷嘴挡板装置生锈 ①更换控制继电器 ②固定好节流装置 ③拆下喷嘴挡板装置，用软布轻轻擦洗，注意不要损坏，然后固定好节流装置 ①更换磁性装置 ②固定好零位螺钉和量程调节螺钉 ③固定好节流装置 ①磁性装置失灵 滞后严重 ②螺钉松动 ③喷嘴挡板位置不合适

为阀门定位器提供的压缩空气必须是经过过滤器清洁的空气。工作中拆卸的部件，在调节结束后一定要正确的固定。注意不要使磁性装置受到震动或对其施加过大的力，这样会使零件受损，工作性能降低。应尽量减少拆卸喷嘴挡板装置的

次数。

PID

[

PID（比例积分微分）英文全称为Proportion Integration Differentiation，它是一个数学物理术语。

目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能 控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接 口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、 变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器 （仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator)，其中PID控

制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制 器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。 1、开环控制系统

开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。 2、闭环控制系统

闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系 统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈 的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系 统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。 3、阶跃响应

阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字 来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控 制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。 4、PID控制的原理和特点

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。

比例（P）控制

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）控制

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积 分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳 态误差。 微分（D）控制

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用， 其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能 够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在 调节过程中的动态特性。 5、PID控制器的参数整定

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被 控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是 依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主 要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应 曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需 要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡， 记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。 对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3 对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1 对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3

对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5 参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低 PID与自适应PID的区别： 首先弄清楚什么是自适应控制

在生产过程中为了提高产品质量，增加产量，节约原材料，要求生产管理及生产过程始终处于最优工作状态。因此产生了一种最优控制的方法，这就叫自适应控制。在这种控制中要求系统能够根据被测参数，环境及原材料的成本的变化而自动对系统进行调节，使系统随时处于最佳状态。自适应控制包括性能估计（辨别）、决策和修改三个环节。它是微机控制系统的发展方向。但由于控制规律难以掌握，所以推广起来尚有一些难以解决的问题。

加入自适应的pid控制就带有了一些智能特点，像生物一样能适应外界条件的变化。

还有自学习系统，就更加智能化了。

一个线圈通过电流时，线圈中便有磁场产生，描述这个磁场有两个物理量，一个是磁场强度，用H来表示，它与线圈的圈数和流过线圈的电流强度的乘积(又称安匝数AN)有关；另一个是磁感应强度(又称磁通密度)，用B来表示，B的大少除与安匝数有关外，还与线圈中的介质有关。如果介质是空气，那么H和B是线性关系，不存在磁饱和现象；如果介质是铁磁材料时，同一线圈流过同样的电流(H相同)的条件下，导磁率用μ来表示。 在铁磁材料中，μ不是固定的常数，B和H之间不是线性关系，如附图所示。在图中可见，曲线的A点附近曲线开始弯曲，再往上，B值的变化越来越平缓，H变化而B值变化很少的现象我们就称为磁饱和现象。

磁饱和后，线圈中电流再增加，电感中的磁通基本不再增加。

用导磁材料做芯的电感才会磁饱和.电感值会随着电流的增大而增大,而磁饱和后电感值大小随电流的增加变化变得很小,趋于一定值.这样的电感是非线性电感.

无导磁材料的电感,比如空心线圈,它的电感是一定值,这样的电感不存在磁饱和现象,属于线性电感.

同期装置的作用是什么？ 答：在电力系统运行过程中，枢纽变电站经常需要把系统的联络线或联络变压器与电力系统进行并列。这种将小系统通过断路器合并成大系统的操作称为同期操作。所谓同期即断路器两侧电压大小相等、频率相等、相位相同。同期装置的作用是用来判断断路器两侧是否达到同期条件，从而决定断路器能否合闸的专用装置。变电站对于需要经常并列或解列的断路器装设手动准同期装置，一般采用集中同期方式。该方式在同一时刻，只允许有一台断路器进行同期合闸。 58、什么叫同期回路？ 答：通常变电站只装设一套或两套公用的同期装置，因此需要装设同期小母线。用电压互感器从断路器两侧取交流电压，再经每台断路器同期把手接到同期小母线上，由同期小母线再引到同期装置中，该二次回路及同期装置的接线称同期回路。

55、为什么110KV及以上变压器在停电及送电前必须将中性点接地？

答：我国的110KV电网一般采用中性点直接接地系统。在运行中，为了满足继电保护装置灵敏度配合的要求，有些变压器的中性点不接地运行。但因为断路器的非同期操作引起的过电压会危及这些变压器的绝缘，所以要求在切合110KV

及以上空载变压器时，将变压器的中性点直接接地。

什么是相位

相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流，它的公式是i=Isin2πft。i是交流电流的瞬时值，I是交流电流的最大值，f是交流电的频率，t是时间。随着时间的推移，交流电流可以从零变到最大值，从最大值变到零，又从零变到负的最大值，从负的最大值变到零，在三角函数中2πft相当于角度，它反映了交流电任何时刻所处的状态，是在增大还是在减小，是正的还是负的等等。因此把2πft叫做相位，或者叫做相。

如果t等于零的时候，i并不等于零，公式应该改成i=Isin(2πft+ψ),那么2πft+ψ叫做相位，ψ叫做初相位，或者叫做初相。

什么是相位差

两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。

例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻，那么交流电压和电流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候，交流电流也等于零，交流电压变到最大值的时候，交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位，或者叫做同相。如果电路含有电感和电容，交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的，也就是说一般是不同相的，或者电压超前于电流，或者电流超前于电压。 加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压，这两者的相位差正好等于180°。这种情况叫做反相位，或者叫做反相