Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

Шаговым искателем назы­вают электромагнитный им­пульсный переключатель, пред­назначенный для поочередной коммутации большого числа контактных групп. Он (рис. 31) состоит из неподвижного контактного поля контактов -1, расположенных в несколько

рядов и изолированных дріуг от друга, ротора со щетка­ми 5 и электромагнитного привода. Электромагнитный привод содержит храповое колесо 4, собачку 5, якорь 6, возвратную пружину 7 и электромагнит 8. Каждый контактный ряд имеет свою щетку, соединенную через скользящий контакт 2 с выводом.

1. При подаче управляющего сигнала на обмотку электромагнита 8 якорь 6 притягивается к магнитопроводу, и собачка 5 толкает зуб храпового колеса 4, жестко соединенного с ротором, на кото­ром установлены щетки. Ротор поворачивается и переводит

щетки по неподвижным контактам. После снятия управляющего сигнала пружина 7 возвращает якорь в исходное положение.

Шаговые искатели различают: по емкости контактного поля, т. е. по числу пластин в ряду и числу неподвижных контактов; по характеру движения щеток (шаговые искатели бывают враща­тельные — ШИ, реверсивные — РШИ и подъемно-вращательные — ДШИ); по способу приведения щеток в движение; с приводом прямого действия (рабочее движение ротора происходит при притяжении якоря электромагнита) и обратного действия (дви­жение ротора происходит при отпускании якоря под действием возвратной пружины).

Использование шаговых искателей для построения схем управ­ления механизмами в литейных и термических цехах значительно упрощает эти схемы и увеличивает их надежность.

Под командоаппаратом понимается прибор, который автома­тически подает импульсы (команды) для проведения технологи­ческих процессов по заранее установленному графику.

Командоаппарат состоит из следующих основных узлов: бара­бана, контактной рейки и плиты. Барабан представляет собой центральный вал на двух опорных подшипниках. На валу наса­жены переключающие шайбы, на которых закрепляются выклю­чающие и включающие кулачки.

Схема действия одной контактной шайбы показана на рис. 32.

Контактная шайба с двумя кулачками, расположенными с двух сторон, жестко крепится на центральном валу 1. При вращении вала включающий кулачок 9 подходит к ролику 8 и, нажимая

на него, поворачивает контактный рычаг 4, преодолевая сопро­тивление возвратной пружины 7. Контактный мостик 3 замыкает цепь. Одновременно отключающий рычаг 6 под действием пру­жины параллельно входит в вырез контактного рычага и удер­живает его во включенном состоянии. При дальнейшем вращении шайбы отключающий кулачок 2 подходит к ролику 5 отключа­ющего рычага 6 и нажимает на него. При этом отключающий рычаг освобождает контактный рычаг 4, который, поворачиваясь вокруг своей оси под действием возвратной пружины 7, мгновенно размыкает контакты. Для изменения длительности времени за- мкнутого состояния контактов, а также изменения момента вклю­чения кулачки 2 и 9 можно переставлять по окружности шайбы, для чего на шайбе имеются отверстия.

Кулачковые командоаппараты различают по числу бара­банов (один или два) и по числу переключающих шайб (от 2

до 24).

Кулачковые командоаппараты предназначены для коммутации тока в цепях управления и применяется в автоматизированных электроприводах в качестве путевых или конечных выключателей. Контакты командоаппаратов допускают длительную нагрузку током 16 А и кратковременную (до 10 с) током 75 А.

Рис. 32. Схема действия одной контакт­ной шайбы командоапарата

Различают контакторы постоян­ного и переменного тока. Контак­торы постоянного тока имеют, как правило, одну пару главных контак­тов, а контакторы переменного тока — три пары. Контакторы раз­личаются: по конструкции электро­магнита — с якорем клапанного типа и прямоходовым якорем; по способу гашения дуги — с магнитным гаше­нием и дугогасительной решеткой; по допустимому числу срабатывания в час — от 240 до 1200 срабаты­ваний.

Рис. 33. Конструктивная схема контактора переменного тока

Контактор переменного тока с якорем клапанного типа показан на рис. 33. На металлическом основании 11 расположена контакт­ная, дугогасительная, подвижная и электромагнитная системы. Принцип действия контактора состоит В *гом, что при подаче напряжения на катушку 3 тягового электромагнита якорь 4 притягивается к магнитопроводу 2, опирающемуся на демпфиру­ющую пружину 1, н траверса 9 поворачивается. При этом подвиж­ные контакты 8 замыкаются с неподвижным 10. Необходимое нажатие подвижных контактов обеспечивается пружиной 7. Ка­тушка электромагнита питается переменным током, вследствие чего магнитный поток в электромагнитной системе контактора проходит через нуль. Это обстоятельство вызывает вибрацию и гудение магнитной системы. Для ослабления этих явлений на торце магнитопривода 2 закладывается медный короткозамкнутый виток 12. В момент, когда магнитный поток проходит через магии* топровод, в короткозамкнутом витке наводится ЭДС, как во вто­ричной обмотке трансформатора. Через виток проходит ток, который создает дополнительный магнитный поток, препятству­ющий отпадению якоря при переходе основного потока через нуль.

При снятии напряжения с катушки 3 пpoиcxoдиt отключение контактора. Прй этом траверса под действием собственного вес^ и возвратной пружины 6 приходит в «нормальное» положение. Возникающая прй расхождении главных контактов дуга от про­текающего тока быстро гасится в дугогасительной камере 5.

Все контакторы переменного и постоянного тока должны надежно работать при колебаниях напряжения от 85 до 105 %.

Контакторы постоянного тока применяют в термических и ли­тейных цехах для включения и выключения высокочастотных индукционных установок термических и плавильных печей, име­ющих индуктивную нагрузку.

Контакторы переменного тока применяют для включения и вы­ключения мощных термических и плавильных печей, а также различных установок с активной индукционной нагрузкой (индук­ционные нагревательные и плавильные печи).

Магнитные пускатели — это комплексные индукционные аппараты, предназначенные для пуска, отключения и защиты электродвигателей от перегрузок без выведения или введения в их силовые цепи резисторов. Реверсивный пускатель состоит из двух, а нереверсивный — из одного контактора и двух тепло­вых реле, смонтированных на общем основании или в общей защитной оболочке. Наибольшее распространение получили пу­скатели серий Г1МЕ, ПАЕ и Г1А.

4. БЕСКОНТАКТНЫЕ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

В предыдущих параграфах рассматривались аппараты управления дискретного действия (реле, кнопки управления, контакторы и др.). Эти аппараты обладают целым рядом недостат­ков: подвижные части прн частом включении сравнительно не­долговечны, что вызывает большое число отказов и сбоев в работе. Их время срабатывания заметно влияет на быстродействие всей схемы автоматики, они требуют профилактических осмотров, регулировок илн частой замены. В настоящее время наряду с контактными аппаратами используются бесконтактные устрой­ства, обладающие высокими надежностью и быстродействием.

Как правило, бесконтактные устройства не имеют подвижных частей. В процессе работы их электрические цепи не разрываются (отсюда и название «бесконтактные»), а сигналы управления возникают вследствие дискретного изменения параметров со­ставляющих элементов, с нелинейными статическими характери­стиками (транзисторы, диоды и т. п.). Эти аппараты управления — транзисторные и магнитные логические элементы и схемы с тири­сторами. Бесконтактные устройства более надежны, чем контакт­ные электромеханические аппараты, имеют высокое быстродей­ствие, но более чувствительны к внешним электрическим помехам и воздействию температуры. Влияние указанных недостатков можно значительно снизить правильным построением схем бес­контактных устройств.

Бесконтактные устройства, как и контактные аппараты, обла­дают дискретным действием, т. е. характеризуются двумя состо­яниями, соответствующими понятиям «включено» и «выключено». Под состоянием «включено» у бесконтактных устройств пони­мается состояние, когда на их выходе имеются сигналы с требу­емыми параметрами (напряжением или током). Отсутствие напря­жения и тока на выходе соответствует состоянию «выключено».

Наиболее распространены в схемах управления логические элементы, на основе которых строится логическая часть системы управления, где в зависимости от входных сигналов появляются соответствующие выходные. Выходные сигналы через усилители поступают на исполнительные устройства.

Бесконтактные схемы могут быть собраны с помощью логи­ческих элементов, выполняющих элементарные логические функ­ции И, ИЛИ, НЕ, ПАМЯТЬ, ПОВТОРИТЕЛЬ, ВРЕМЯ или ЗАДЕРЖКА. Бесконтактные логические элементы системы управ­ления выполняют определенный объем смысловых логических операций, но соединять или разрывать какие-либо схемы они не могут. Поэтому применение бесконтактных устройств путем пря­мой замены контактных аппаратов невозможно.

По сравнению с релейно-контактными схемами число бескон­тактных элементов в бесконтактных схемах в несколько раз больше, чем реле.

Бесконтактные элементы классифицируют по виду выполня­емой функции. Сложные функции раскладываются в ряд простых, реализуемых с помощью простых элементов, которые осуще­ствляют элементарные функции. Название некоторых элемен­тарных логических функций и элементов, их функции, обозначе­ния, формулы и релейные эквиваленты приведены в табл. 1.

В устройствах автоматики, телемеханики, в системах контроля, сигнализации, измерений и защиты находят широкое применение логические элементы: матричные серин «Логика-М», интегральные серии «Логика-И» и транзисторные серии «Логика-Т». Каждая серия унифицированной системы «Логика» состоит из нескольких типов элементов, выполняющих различные логические и вспомо­гательные функции. Например, серия «Логика-И» содержит семь логических элементов, при помощи которых можно реализовать различные логические функции.

Логические элементы серии «Логика-Т» изготовляют в виде модулей: транзисторы, диоды, резисторы и другие детали мон­тируют на гетинаксовых печатных платах, которые размещают затем в пластмассовом корпусе размером 90x19,5x55 мм и зали­вают компаундом на основе эпоксидной смолы.

Серия «Логика-И» состоит из четырех групп элементов: логи­ческих, функциональных, времени и выходных (усилителей). Всего имеется 30 различных элементов. Напряжение питания всех элементов 15 В. Габаритные размеры 70x70x24 мм.

Изображение схем управления с бесконтактными элементами отличается от изображения схем с контактными аппаратами. Электромеханические реле и контакторы обычно имеют одну входную цепь и несколько выходных цепей в виде замыкающих и размыкающих контактов. Бесконтактные элементы имеют не­сколько входных цепей и только одну или две выходных цепи. Поэтому в релейно-контактных схемах нельзя механически за­менить контакты бесконтактными элементами.

Таблица 1

Наименование н обозначение логических функций н элементов

Релейный

эквивалент

Наименова­ние логи­ческой функции (элемента)

Содержание логи­ческой функции

Обозначение

элемента

Х1

Х2

и

(конъюнк-

тор)

ИЛИ

(дизъюнк-

тор)

НЕ

(инвертор,

отрицание)

ПАМЯТЬ

(двоичный

прибор)

ПОВТО­

РЕНИЕ

(повтори­

тель)

ЗАДЕРЖКА

(выдержка

времени)

Сигнал иа выхо­де появляется только при нали­чии всех сигна­лов иа входе

Сигнал на выхо­де появляется тогда, когда име­ется сигнал хотя бы на одном из входов

При наличии сигнала на вхо­де сигнал на вы­ходе отсутствует, и наоборот

При подаче сиг­нала на вход, т. е. включения XI, выходной сигнал К сохра­няется до пода­чи сигнала иа вход Х2 (отклю­чение памяти) не­зависимо от по­следующего со­стояния вхо­да XI

Сигнал иа выхо­де появляется при наличии сиг­нала на входе

Сигнал на выхо­де появляется через некоторое время после по­дачи сигнала на вход и исче­зает одновремен­но с входным сиг­налом

Л