Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

Лабораторная работа 2. Измерение параметров электромагнитных реле

Содержание работы. Изучить устройство, принцип действия и технические характеристики электромагнитных реле. Ознако­миться со способами изменения выдержки времени различных реле. Определить параметры срабатывания и отпускания. Уста­новить .минимально и максимально возможные выдержки реле времени.

Рис. 35. Схема исследования электромагнитных реле

Описание лабораторной установки. Лабораторная установка представляет собой стенд с закрепленными на нем набором различных электромагнитных реле, электросекундомером, миллиамперметром и вольтметром.

Порядок выполнения работы. 1. Собрать схему, изображенную на рис. 35. 2. Изменяя потенциометром Я напряжение на обмотке реле К, определить ток и напряжение его срабатывания в момент загорания лампы Н. 3. Уменьшая потенциометром Я напряжение на реле, определить силу тока и напряжение отпускания реле в момент погасания лампы Н. 4. Измерения повторить 3 раза и по результатам вычислить среднее значение параметров. 5. Из­мерить выдержки времени посредством электросекундомера, вклю­ченного в схему совместно с реле так, чтобы выполнялось условие одновременной остановки секундомера после замыкания и раз­мыкания контактов реле.

Содержание отчета. Отчет должен содержать схемы испыта­ний реле, краткое описание лабораторной установки, принцип действия реле и способы регулирования выдержки времени, результаты испытаний и технические характеристики реле и при­боров.

Глава 5. Задающие и исполнительные устройства

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЮЩИХ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ

Задающие устройства предназначены для задания тре­буемого значения регулируемого (управляемого) параметра. По виду вырабатываемых сигналов задающие устройства подразде­ляют на два основных класса: аналоговые и цифровые. Аналоговые в свою очередь делят на непрерывные и дискретные, при этом дискретность может осуществляться как во времени, так и по значению вырабатываемого сигнала. Цифровые задающие устрой­ства формируют только сигналы дискретных уровней.

Существенным признаком классификации является род энергии вырабатываемых сигналов. В соответствии с этим признаком различают задающие устройства с электрическими, пневмати­ческими, гидравлическими и механическими (в виде перемещений и усилий) сигналами. Для своей работы задающие устройства потребляют энергию от внешнего источника, вид которой может не совпадать с видом энергии сигнала. Так, например, в регуляторах прямого действия задающие устройства обычно вырабаты­вают механические сигналы, а для своей работы потребляют электрическую энергию.

Одним из важнейших признаков задающих устройств является вид носителя программы. В задающих устройствах непрерывного действия наиболее часто для этих целей используют кулачковые и рычажные механизмы, функциональные потенциометры и бу­мажную диаграмму. В задающих устройствах дискретного дей­ствия находят применение многоцепные переключатели, перфо­карты и перфоленты, магнитная пленка и кинопленка.

Исполнительное устройство является промежуточным пре­образователем, состоящим из двух самостоятельных узлов: испол­нительного механизма и регулирующего (управляющего) органа.

Исполнительные механизмы предназначены для воздействия через регулирующий орган или непосредственно на объект управ­ления. В исполнительный механизм входят двигатель и пере­даточное устройство. Основными параметрами, характеризую­щими работу исполнительных механизмов, являются усилие на выходе механизма, коэффициент усиления по мощности, линейное или угловое перемещение, частота вращения, быстродействие и т. п.

В зависимости от управляющего воздействия на выходе раз­личают два вида исполнительных механизмов: силовые и пара­метрические.

Если исполнительные механизмы создают управляющее воз­действие на регулирующий орган в виде силы или момента, то такие механизмы называют силовыми. К этой группе относятся электромагниты, электромеханические муфты, различного вида двигатели. Если изменение состояния регулирующего органа связано с изменением его параметров (сопротивления, магнитного потока, температуры, скорости и т. п.) или параметров подводимой энергии (напряжения, тока, частоты и фазы электрического тока, давления рабочей среды и т. п.), то те же исполнительные меха­низмы называют параметрическими. Например, в автоматическом термостате исполнительным механизмом является усилитель, нагрузкой которого служит нагревательный элемент (регулиру­ющий орган) термостата. При отклонениях температуры от задан­ного значения изменяется входное напряжение усилителя, при этом изменится и выходное напряжение, а также ток в нагрева­тельном элементе и температура в термостате. В этом устройстве усилитель совмещает функции элемента усиления и исполнитель­ного механизма.

В зависимости от вида потребляемой энергии различают элек­трические, гидравлические, пневматические и механические испол­нительные механизмы. Наибольшее распространение в системах автоматики получили электрические механизмы.

В зависимости ог характера движения выходного вала испол­нительные механизмы делят на три вида: с линейным, поворотным (угол поворота меньше 360°) и вращательным (угол поворота больше 360°) движением.

Регулирующим органом называется устройство (блок исполни­тельного устройства), которое изменяет расход энергии или вещества и непосредственно влияет на регулируемую величину объекта регулирования. Так, например, с помощью регулиру­ющих органов можно изменять количество хладоносителя, подава­емого в теплообменник холодильной машины, или устанавливать напряжение и силу электрического тока на нагревательных элементах термической печи.

По принципу регулирующего воздействия на объект различают дросселирующие и дозирующие регулирующие органы. Первые представляют собой переменное гидравлическое сопротивление. За счёт изменения проходного сечения дросселирующего устрой­ства регулируется расход вещества. Ко вторым относятся устрой­ства или механизмы, которые регулируют поступление вещества или энергии путем изменения своей производительности.

Наиболее широкое распространение получили дросселиру­ющие регулирующие органы, хотя дозирующие более экономичны.

2. ЗАДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Большинство задающих устройств состоит из трех основных элементов: привода, носителя программы и элемента настройки. В зависимости от конструктивного оформления устрой­ства отдельные элементы могут быть функционально совмещены.

Наиболее распространенными приводами задающих устройств непрерывного действия являются синхронные электрические дви­гатели и часовые механизмы. В качестве носителей программы в задающих устройствах непрерывного действия обычно испольч зуют механические устройства, рычажные механизмы и функцио­нальные потенциометры.

Механическими носителями программы в задающих устрой­ствах непрерывного действия являются кулачковые механизмы различной конструкции. Назначение кулачковых механизмов состоит в преобразовании вращательного движения кулачка или прямолинейного движения кулачковой линейки в качательное или прямолинейное движение щупа толкателя. С точки зрения обеспечения постоянного контакта кулачка со щупом кулачковые механизмы делят на устройства с силовым замыканием, т. е. открытые (рис. 36, а и г), и устройства с кинематическим за­мыканием (с канавкой), которые называются закрытыми (рис. 36, бив).

Кулачки с силовым замыканием проще в изготовлении и обес­печивают большую точность. Закрытые кулачки целесообразно применять при малой мощности привода, так как из-за отсут­ствия натяжения пружины уменьшается момент сопротивления. Применение закрытых кулачков целесообразно также при больших

а) б)

Рис. 36. Типы кулачков:

цилиндрический закрытый; г

перемещениях щупов. Выбор между плоскими и цилиндрическими кулачками определяется только конструктивными соображени­ями, связанными с общей компоновкой задающего устройства.

Кроме кулачковых механизмов, в качестве механических носителей заданной функции применяют рычажные механизмы, отношение плеч которых используется, например, для установле­ния заданного соотношения расходов в струйном гидравлическом регуляторе.

В электрических программных и следящих регуляторах носи­тели программ, как правило, выполняют в виде функциональных потенциометров.

По способу реализации заданной функции потенциометры подразделяют на профильные, ступенчатые (частный случай про­фильных), с некруглым винтовым каркасом, с переменным шагом намотки, с секциями, выполненными из провода различного сечения, с дополнительными постоянными резисторами, шунти­рующие обмотку, имеющую отводы (рис. 37, а—е).

В зависимости от угла поворота движка потенциометры раз­деляются на три вида: с углом вращения движка менее 360°;

а — профильный; б — ступенчатый; в — с иекруглым каркасом; г — с переменным шагом намотки; д — с секциями, выполненными из провода различного сечеиия; е — с шунти­рующими резисторами

Рис. 37. Функциональные потенциометры:

с углом вращения движка более 360°; с неограниченным углом вращения движка.

Сечение каркаса может быть круглым или плоским (с большим отношением высоты к толщине).

В задающих устройствах по соображениям простоты изготовле­ния, возможности получения необходимой точности и взаимо­заменяемости наибольшее распространение получили профильные потенциометры с плоскими каркасами и посекционношунтирован- ные потенциометры с отводами обмотки, выполненной на круглых каркасах.

Погрешность воспроизведения сложных функций для рассмо­тренных профильных и ступенчатых потенциометров дости­гает ±2 %.

Всем рассмотренным задающим устройствам непрерывного действия присущи общие недостатки: невозможность изменения программы без выключения регулятора; ограниченное быстродей­ствие; точность задания программы определяется как точностью изготовления деталей, так и точностью их сборки. Перечисленные недостатки отсутствуют у задающих устройств дискретного дей­ствия, поэтому они получают в настоящее время все большее распространение.

В качестве привода сменных носителей программ в дискретных задающих устройствах применяют шаговые двигатели различных видов.

Все носители программ дискретных задающих устройств могут быть условно разделены на две категории: сменные и постоянные. К первой категории относятся перфокарты, перфоленты, ленты с нанесенными оптическими метками (использующие как неравно­мерную прозрачность, так и неравномерную отражательную способность), магнитные ленты и диски (однако два последних носителя при смене не заменяются; стирание старой программы и запись новой равноценны замене). Вторую категорию составляют «схемные» носители программы, представляющие собой много­цепные переключатели, элементы которых связаны между собой в соответствии с заданным алгоритмом функционирования.