Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

Рис. 25. Полупроводниковые реле (триггеры):

а — с параллельной обратной связью по выходному напряжению; 6 с последователь­ной обратной связью по току

зистор У2 заперт падением напряжения на диоде УЗ, входящем в состав делителя УЗ — Н2. Через резистор нагрузки Н_я ток практически не проходит. Схема, приведенная на рис. 25, б, имеет противоположное исходное состояние. Транзистор VI за­перт напряжением обратной связи, а транзистор У2 насыщен от источника питания через резистор /?/. Нагрузочный резистор соединен с источником питания.

При ІІ_ВХ > 1/ср состояние каждой схемы скачкообразно изме­няется на обратное. Так, в схеме на рис. 25, а транзистор VI запирается источником напряжения управления. Транзистор У2 насыщается, и нагрузочный резистор к_п соединяется с источником питания. В схеме, приведенной на рис. 25, б, транзистор VI открывается напряжением источника питания, а транзистор У2 закрывается, и ток в нагрузке Я_и прекращается. В новом устой­чивом положении он удерживается до тех пор, пока £/_вх £/_от, после чего скачкообразно возвращается в исходное состояние.

Рассмотренные реле подобны по своим свойствам электромагнит­ным с соответственно замыкающими и размыкающими контактами. Транзисторные реле имеют значительное усиление по мощности, поэтому их используют для управления работой импульсных регуляторов.

Работа электротепловых реле основана на выделении теплоты при прохождении электрического тока. Наибольшее распростра­нение получили тепловые реле с биметаллическим элементом. Биметаллический элемент состоит из двух соединенных сваркой пластин, одна из которых имеет большой температурный коэффи­циент расширения. Если нагреть такой элемент, то он изогнется в сторону материала с меньшим коэффициентом расширения. Биметаллический элемент может нагреваться за счет теплоты, выделяемой в пластине протекающим током или специальным нагревателем.

Тепловые реле предназначены для защиты трехфазных асин­хронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузки. Реле защищает двигатель при сравнительно небольших, но продолжи­тельных перегрузках. Наибольшее распро­странение получили реле серии ТРН, кото­рыми комплектуются магнитные пускатели.

В схемах автоматического управления электроприводами для пуска, торможения, остановки, контроля за исправностью и предельной частотой: вращения, регулиро­вания частоты вращения применяют реле частоты вращения, в конструкции кото­рых использованы принципы механических, электромеханических, электровакуумных (например, фотореле) и других приборов.

Рассмотрим схему фотоэлектронного реле (рис. 26).

Поскольку мощность- получаемого сигнала от фотоэлемента очень мала, его предварительно усиливают, а затем подают на электромагнитное реле, контактную систему которого используют для включения управляющих устройств оборудования. Питание схем осуществляется переменным током через трансформатор Т.

В течение отрицательных полупериодов изменения напряже­ния на анодах лампы V и фотоэлемента В анодный ток отсутствует независимо от интенсивности освещения фотоэлемента. При поло­жительных полупериодах и освещенном фотоэлементе фотоны создают на резисторе /?_с падение напряжения и в лампе возникает анодный ток, вызывающий срабатывание реле К.

Для устранения пульсации реле параллельно его обмотке включают конденсатор С. Для настройки срабатывания реле в за­висимости от интенсивности Освещенности используется перемен­ный резистор Я.

В литейном производстве фотореле применяют для включения исполнительных механизмов систем автоматизации формовочных машин и выбивных устройств.

2. Реле времени

Реле времени — это элементы автоматики, предназна­ченные для получения заданной выдержки времени при включе­нии-выключении. цепей управления.

В зависимости от метода получения выдержки времени раз­личают механические, электромеханические, электрические, те­пловые, пневматические и другие реле времени. Они отличаются видом управляющего сигнала и устройством замедляющего эле­мента.

Для получения сравнительно небольшой выдержки времени применяют схемы замедления с использованием исполнительных реактивных элементов (резистора, диода или конденсатора).

в) б) В)

Рис. 27. Схемы увеличения времени выдержки реле:

а — с резистором Л, б — с диодом V'. в — с конденсатором С

Простейшие схемы для получения выдержки времени до 5 с, позволяющие замедлить нарастание или спадание токов в обмотке реле постоянного тока» показаны на рис. 27. Параллельно обмотке реле К можно включить резистор Я, полупроводниковый диод V, конденсатор С, как это показано соответственно на рис. 27, а—в.

Шунтирование репе резистором или диодом дает возможность после отключения ключа 5 поддержать протекание тока в рбмотке реле, что позволяет получить выдержку времени при отпускании. Изменением сопротивления Я и емкости С (рис. 27, а, в) можно в широких пределах менять время задержки срабатывания реле.

Для создания выдержки времени больших размеров применяют электромагнитные, электронные, контактные и другие реле вре­мени. Выдержка времени у электромагнитных реле осуществляется с помощью различных устройств, встраиваемых в реле. Так, задержка времени может осуществляться демпфированием спе­циальной короткозамкнутой обмоткой, изготовленной из меди, латуни или алюминия, установленной на магнитопроводе. При выключении тока в короткозамкнутой обмотке индуцируются ЭДС и магнитный поток, направляемый в' ту же сторону, что и поток в рабочей обмотке реле. Поэтому суммарный поток умень­шается не столь быстро, и якорь удерживается в течение 10 с. Выдержка времени у этих реле зависит от толщины немагнитной прокладки между якорем и магнитопроводом и натяжения пру­жины.

В автоматических устройствах часто требуются большие вы­держки времени, длін этих целей широко применяют электро- двигательные и электронные реле времени.

В электродвигательных реле времени управляющий сигнал приводит к включению электродвигателя, который через редуктор поворачивает диск контактного устройства. Необходимая вы­держка времени обеспечивается начальной установкой этого диска по отношению к неподвижным контактам. Привод этого реле осуществляется от синхронного двигателя. Промышленность выпускает различные типы электродвигательных реле.

Например, реле серии ВС-10 имеет пределы выдержки 2 ... 60 с, а реле серии ВС-10-38 1 ... 29 ч.

Электронные реле времени имеют большую точность и ста­бильность при диапазоне выдержки 0,01 ... 20 мин и более. В реле используют электронные лампы или транзисторы.

КОНТАКТНЫЕ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ

Для коммутации силовых цепей и цепей управления систем автоматики применяют разнообразные электромеханические аппараты, имеющие подвижные контакты для соединения элек­трических цепей, и бесконтактные аппараты, в которых отсут­ствуют подвижные устройства, а электрическая цепь создается за счет гальванических связей и электронно-ионной проводимости полупроводниковых и электронных элементов. В литейных и тер­мических цехах наибольшее распространение получили электро­механические аппараты общетехнического применения. Их можно разделить на две основные группы: аппараты ручного (неавтома­тического) управления и аппараты' автоматического управления.

Аппараты ручного управления приводит в действие оператор, обслуживающий автоматизированные установки. К этой группе относятся кнопки управления и кнопочные^чстанции, рубильники, пакетные и универсальные переключатели и т. д.

Аппараты автоматического управления приходят в действие от электрических сигналов (команд), подаваемых первичными преобразователями и командными аппаратами, на которые перво­начально может воздействовать оператор. К их числу относятся щаговые искатели, командоаппараты, контроллеры и пускатели, бесконтактные аппараты и др.

По роду тока аппараты управления подразделяют: по коммута­ции —"аппараты постоянного и переменного тока; по приведению в действие — с катушками на постоянном или переменном токе.

Основной недостаток контактных аппаратов управления — образование в процессе коммутации электрической искры или дуги между контактами. От этого недостатка свободны бескон­тактные аппараты, в которых отсутствуют подвижные электриче­ские контакты. Поэтому основной технической характеристикой каждой контактной системы является ее допустимая разрывная мощность.

Рис. 28. Кнопка управ­ления

В схеме кнопки управления типа КУ (рис. 28) подвижные контакты 3 кнопки механически связаны со стержнем толка­теля /, при нажатии на который про­исходит замыкание подвижных контак­тов 3 с неподвижными 4. При отпуска­нии толкателя он возвращается в исход­ное положение под воздействием возврат­ной пружины 2. Кнопочный механизм за­ключен в корпус 5.

Кнопки управления различных кон­струкций и назначений подразделяют по числу замыкающих и размыкающих контактов (от 1 до 4) и по виду защиты от воздействия окружающей среды (открытые, за­щищенные, герметические и взрывобезопасные).

Комплект кнопок, размещенных в общем корпусе, называют кнопочной станцией.

Для удобства обслуживания головки штифтов (кнопок) могут снабжаться надписями «Пуск», «Стоп», «Вперед» и т. п. Их окра­шивают в различные цвета (кнопка «Стоп» — как правило, в крас­ный цвет).

Рубильники, универсальные и пакетные переключатели отно­сятся к группе аппаратов с ручным приводом и по своей конструк­ции являются аппаратами открытого типа.

Простейшим видом устройства для замыкания и размыкания электрических цепей является выключатель «рубящего» типа или рубильник. Рубильники подразделяют по номинальному току, по числу полюсов (двух- и трехполюсные), по роду привода (с цен­тральной рукояткой или с боковой рукояткой, с центральным или боковым рычажным приводом). Их применяют для ручной коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока с номинальным напряжением до 500 В.

Универсальные переключатели выпускают открытого, за­щищенного, герметического и взрывобезопасного исполнения и различают по числу секций и по числу коммутационных положе­ний. Они предназначены для ручного переключения цепей управ­ления напряжением до 400 В постоянного и до 500 В переменного тока промышленной частоты с силой тока до 20 А.

Пакетные переключатели (ПП) и включатели (ПВ) состоят из изолированных секций (пакетов), в пазах которых находятся контактные ножи. При определенном положении рукоятки не­подвижные контакты могут соединяться между собой подвижными контактными ножами. Собирая пакеты с подвижными контакт­ными шайбами и располагая их различным образом по отноше­нию к неподвижным контактам, можно получать разнообразные Зхемы.