ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.07.2024
Просмотров: 287
Скачиваний: 1
СОДЕРЖАНИЕ
1. Основные понятия и определения
Глава 2. Первичные преобразователи
6. Фотоэлектрические первичные
Глава 3. Усилители и стабилизаторы
Глава 4. Переключающие устройства и распределители
Глава 5. Задающие и исполнительные устройства
Глава 6. Общие сведения об измерении и контроле
Глава 8. Контроль давления и разрежения
Глава 9. Контроль расхода, количества и уровня
Глава 12. Автоматическая блокировка и защита в системах управления
Глава 13. Системы автоматического контроля и сигнализации
Глава 14. Системы автоматического
Глава 15. Объекты регулирования и их свойства
Глава 17. Конструкции и характеристики регуляторов
Глава 18. Общая характеристика
Глава 19. Математическое и программное обеспечение микроЭвм
Глава 20. Внешние устройства микроЭвм
Глава 21. Применение микропроцессорных систем
Глава 23. Конструкции промышленных роботов
Глава 25. Роботизация промышленного производства
Глава 4. Переключающие устройства и распределители
-
Электрические реле
Реле являются одними из основных и наиболее ответственных элементов автоматических систем. Реле представляет собой коммутационное устройство, которое при воздействии каких- либо внешних факторов скачкообразно изменяет свое состояние. По виду физических величин, на которые реагируют реле, их делят на электрические, механические, магнитные, тепловые, оптические и др.
В конструкции любого электрического реле можно выделить пять основных функциональных элементов: воспринимающий, преобразующий, сравнивающий, исполнительный и регулирующий.
Воспринимающий и преобразующий элементы непосредственно реагируют на один из параметров тока и преобразуют его в механическую силу или другую физическую величину, необходимую для дальнейшей работы реле. Следовательно, воспринимающий и преобразующий элементы образуют преобразователь электрической энергии в механическую, т. е. представляют собой двигательный орган.
Сравнивающий элемент (у контактных реле — пружина), получив преобразованный сигнал, сравнивает его с заданным и в случае появления отклонения формирует команду на срабатывание.
Исполнительный элемент (обычно система контактов) при срабатывании реле воздействует на управляемую цепь, изменяя ее параметры, т. е. соединяет либо разъединяет два или несколько проводников электрической цепи.
Рис.
19. Типы контактов реле:
а
— замыкающие; 6
— размыкающие; в
— переключающие; I
— подвижный контакт;
2
— толкатель; 3
— контактная пружина; 4
— жесткая пружина; б
—
неподвижный коктакт
Различают три группы контактов реле: замыкающие
(рис. 19, а), размыкающие (рис. 19, б) и переключающие (рис. 19, в).
Условия работы контактов прежде всего определяются напряжением в сети, мощностью и характером нагрузки, а также частотой коммутации, т. е. числом включений и отключений в единицу времени.
Конструктивное исполнение контактов отличается большим разнообразием, однако наибольшее распространение получили поворотные (рис. 20, а) и мостовые (рис. 20, б) контакты.
Основной характеристикой реле является статическая характеристика управления, показывающая зависимость выходной величины X от входной К и имеющая для большинства реле гистере- зисную форму. Вид характеристики зависит от типа реле (рис. 21, а—д).
Реле различных типов характеризуются также параметрами срабатывания и возврата, временами срабатывания и возврата и др.
Параметр срабатывания — минимальное значение »входного сигнала, при котором реле срабатывает, т. е, происходит переключение его контактов. Этот параметр характеризует чувствительность реле.
Рис.
20. Разновидности
контактов: I
а
— поворотные; б
— мостовые
Рис. 21. Виды статических характеристик реле:
а и б — двухпозициониого неполяриэованного реле; в — двухпозициоиного с двумя устойчивыми состояниями; гид — трехпозиционного
Время срабатывания тср — это интервал времени от момента подачи управляющего сигнала до момента появления сигнала в управляющей цепи. По времени срабатывания реле подразделяют на безынерционные (тср < 0,001 с), быстродействующие (тср < 0,05 с), нормальные (тср — 0,05 ... 0,25 с), замедленного действия 1тср < (0,25 ... 1,0 с) І, выдержки времени (тср > 1,0 с). Последние обычно называют реле времени.
Время возврата тотп — интервал времени от момента снятия входного сигнала до момента прекращения воздействия исполнительного элемента на управляющую цепь.
Рабочий параметр — это установившееся значение входного параметра, при котором реле длительно находится во включенном состоянии и работает нормально, не перегреваясь.
Срок службы — допустимое число срабатываний реле (для различных реле число срабатываний может составлять от нескольких тысяч до десятков миллионов).
По назначению электрические реле делят на реле защиты, управления, автоматики, связи и т. п.
В реле защиты реализуются два способа воздействия на отключение выключателя: прямой и косвенный. В реле прямого действия исполнительный элемент воздействует непосредственно на отключающий механизм привода выключателя. Эти реле, как правило, монтируют в привод выключателя. К ним относятся встроенные реле типов РТМ (максимальное реле тока мгновенного действия), РТВ (максимальное реле тока с выдержкой времени) и РНВ (минимальное реле напряжения с выдержкой времени).
При срабатывании реле косвенного действия его контакты замыкают цепь оперативного тока, к которой подключена обмотка управления привода. Наиболее распространенными реле косвенного действия являются реле тока РТ-40 и реле напряжения РН'50.
Реле управления применяют для управления электроприводами (двигателями, электромагнитными тормозами и т. п.).
Реле автоматики используют в схемах автоматического управления. Это обычно электромагнитные реле постоянного тока, которые в зависимости от исполнения могут выполнять функции реле тока, напряжения, времени или промежуточных реле. Последние выполняют одну из трех функций: усилителя мощности, размножителя контактов или блокировки памяти.
По принципу работы электрические реле делят на электромеханические, статические и электротепловые.
Электромеханические реле подразделяют на электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические и индукционные.
Электромагнитными реле называют реле, работа которых основана на воздействии магнитного ноля неподвижной обмотки на подвижный ферромагнитный элемент (якорь или мапштопровод с контактами). Эти реле бывают постоянного или переменного тока. Различают два вида реле постоянного тока: неполяризован- ные или поляризованные. Неполяризованиые реле работают независимо от полярности тока в обмотке. Поляризованные реле действуют только при определенной полярности.
Электромагнитные неполяризованиые реле по конструкции могут быть трех типов: с поворотным якорем, втяжным якорем и герметизированным магнитоуправляемым контактом (герконом).
ческое
реле
возникает магнитный поток, который намагничивает контактные пружины. Между ними возникает электромагнитная сила, и контакты замыкаются. Реле с герконом отличается повышенной надежностью и бблыним быстродействием, чем реле с поворотным или втяжным якорем. Недостатками этих реле являются небольшая мощность и подверженность влиянию внешних магнитных полей, способных вызвать ложное срабатывание геркона.
Поляризованные реле в отличие от неполяризованных реагируют не только на силу, но и на направление (полярность) тока в обмотке. Поляризованное реле значительно чувствительнее неполяризованного, имеет меньшее время срабатывания и выдает полярный сигнал. Такие реле являются незаменимыми элементами автоматики в электрических следящих системах, где направление вращения электродвигателя определяется полярностью сигнала.
У электромагнитных реле переменного тока магнитопровод набирается из трансформаторной листовой стали с целью уменьшения потерь на вихревые токи. Для устранения вибрации контактов, вызываемой периодическим изменением силы и направления переменного тока; а следовательно, и усилия, создаваемого его магнитным полем, на торец магнитопровода насажибается медный короткозамкнутый виток. В остальном конструкция реле переменного тока аналогична конструкции реле постоянного тока.
Принцип работы магнитоэлектрических реле основан на взаимодействии магнитных полей неподвижного постоянного магнита и возбуждаемой током подвижной обмотки. Между полюсами постоянного магнита 1 (рис. 24) на оси расположен цилиндрический магнитопровод 2 с алюминиевой рамкой 3. На рамку намотана обмотка из тонкой проволоки. При подаче тока на рамку 3 вследствие взаимодействия магнитных полей она поворачивается, и якорь 4 замыкает контакт 5 с контактом 6 при одной полярности тока или с контактом 7 — при другой полярности. Вследствие того, что контакты должны иметь малую контактную силу (0,3 ... 1,0 Н), их выполняют из платины или платино-иридиевого сплава.
Магнитоэлектрические реле менее распространены, чем электромагнитные, вследствие большего времени срабатывания (тср = = 0,1 ... 0,2 с), но имеют очень большую чувствительность (Рор — = 10~10 Вт).
Электродинамические реле по принципу действия аналогичны магнитоэлектрическим, но магнитное поле в нем создается не постоянным магнитом, а специальной обмоткой возбуждения, размещенной на магнитопроводе.
Индукционные реле принадлежат к группе электромеханических реле, работа которых основана на взаимодействии переменных магнитных полей неподвижных обмоток с током, индуцированным этими полями в подвижном элементе. Они фактически являются примитивными электродвигателями переменного тока с однофазным питанием.
Основной особенностью статических реле является отсутствие каких-либо подвижных элементов (контактов). В зависимости от типа управляющего элемента, используемого в схеме, их делят на ферромагнитные, электровакуумные, ионные и полупроводниковые.
Ферромагнитное реле — статическое реле, работа которого основана на использовании нелинейной характеристики ферромагнитных материалов. Ионные и полупроводниковые реле реагируют непосредственно на силу тока или напряжение, под действием которых происходит скачкообразное изменение проводимости электронных, ионных или полупроводниковых элементов. Схемы этих реле основаны на схемах триггеров.
Триггер представляет собой электронную схему с релейными характеристиками, имеющими два устойчивых состояния. Переход из одного состояния в другое происходит под воздействием внеш-- него сигнала. В настоящее время наибольшее распространение получили триггеры на транзисторах.
Практические схемы транзисторных реле выполняют так, чтобы всякий раз управляющее напряжение или ток, достигнув некоторого фиксированного уровня — порога срабатывания (возврата), имело один и тот же знак. Транзисторное реле занимает вполне определенные исходные состояния при отсутствии управляющего воздействия.
Наибольшее распространение получили два варианта реле: с параллельной обратной связью по выходному напряжению (рис. 25, о) и с последовательной обратной евязью по выходному току (рис. 25, б). В исходном состоянии схемы, показанной на рис. 25, о, транзистор VI насыщен от источника питания через резистор R00 обратной связи и нагрузочный резистор RB. Тран-