Файл: Лебедев, Н. Н. Электротехника и электрооборудование учеб. пособие [для монтаж. и строит. спец. техникумов].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 0
носят название р е л е . Реле воспринимают слабые электрические сиг налы, поступающие от датчиков, и под их воздействием замыкают или размыкают контакты в сигнальных цепях или цепях управления, в ре зультате чего загораются сигнальные лампы, звучат звонки или сирены на контрольных пунктах, а в иных случаях приводятся в действие те или иные электродвигатели (например, электродвигатели насосов при автоматизации работы насосных установок).
Устройство и применение реле описаны в IV части учебника. Дат чики более подробно рассматриваются при изучении предмета «Основы автоматизации производственных процессов». В настоящей главе, на нескольких примерах, показано, как в условиях строительства исполь зуются электрические методы измерения неэлектрических величин.
Контроль температуры
При контроле и дистанционном (на расстоянии) измерении темпе ратуры в пределах от —50 до +500° С в качестве датчиков обычно при меняются т е р м о м е т р ы с о п р о т и в л е н и я . В строительстве они применяются при контроле температуры тех или иных технологи ческих процессов в мастерских, температуры пропарочных камер и ав токлавов, а также при электропрогреве бетона.
Принцип действия термометра сопротивления основан на известном свойстве металлических проводников изменять свое электрическое со противление с изменением температуры. Конструктивно термометр сопротивления состоит из чувствительного измерительного элемента, помещенного в металлический трубчатый чехол с головкой для вывода проводов. Измерительный элемент представляет собой стержень из изо ляционного материала с намотанной на нем тонкой проволокой: медной при измерениях температуры от —50 до +100° С или платиновой при измерениях температуры до 500° С. Концы проволоки присоединены к выводам проводов сигнальной цепи. Термометр включают в сигналь ную электрическую цепь, в которую входит источник постоянного тока малого напряжения (4 В) и измерительный прибор — логометр, изме ряющий величину тока; в данных условиях величина тока при постоян ном напряжении будет обратно пропорциональна измеряемой темпе ратуре. Стрелка прибора непосредственно показывает температуру (шкала отградуирована на градусы).
Другим, более простым датчиком температуры является э л е к т - р о к о н т а к т н ы й р т у т н ы й т е р м о м е т р . Он представляет собой обычный термометр, но с впаянными в определенном месте шкалы двумя, тремя или четырьмя металлическими электродами, к которым подсоединены провода сигнальных цепей. При достижении определен ной температуры ртутный столбик термометра замыкает контакты и по сылает необходимый сигнал. С помощью электроконтактного термомет ра можно получать данные о достижении определенных пределов тем пературы контролируемого объекта.
Имеются и другие датчики температуры, например т е р м и с т о -
ры, полупроводниковые приборы, описание которых приводится в III части учебника.
Контроль уровня жидкости и сыпучих материалов
Простейшим датчиком для контроля заполнения резервуаров жид костью и бункеров сыпучими материалами является р т у т н ы й к о н т а к т (рис. 6.11). Он представляет собой запаянный стеклянный сосудик 1 длиной 50—70 мм с двумя отростками внизу, в которые впаяны металлические электроды 2 с отходящими от них проводами; в трубку налито небольшое количество ртути 3. При горизонтальном положении трубки ртуть замыкает контакты сигнальной цепи, при наклоне оси трубки (влево или вправо) ртуть переливается к одному из концов трубки и размыкает контакты. Ртутные контакты устанавли-
Рис. 6.12. Проволочный дат чик (тензодатчик):
2 — проволока; 2 — бумага; 3 — гибкие выводы
вают на различных рычажных устройствах (коромысла весов, рычаж ные указатели и т. д.). Датчики с применением ртутных контактов на ходят широкое применение на автоматизированных насосных, водо напорных башнях, автоматизированных бетонных заводах, складах сыпучих материалов и др.
Контроль механических напряжений и деформаций
Для измерения механических напряжений и деформаций строитель ных конструкций и металлоконструкций строительных механизмов применяют проволочные датчики (тензометры, тензодатчики).
Проволочный датчик представляет собой тонкую проволоку из спла ва высокого сопротивления, обычно константана, наклеенную в виде ряда петель на лист бумаги (рис. &. 12). К концам проволоки крепятся гибкие выводы, при помощи которых датчик подключается к проводам измерительной схемы. Диаметр проволоки 0,02—0,05 мм. Поверх про волоки наклеивают второй защитный лист бумаги. В таком виде дат чик наклеивают специальным клеем на зачищенную поверхность испы туемой конструкции. При этом желательно датчик расположить так, чтобы ожидаемые деформации были направлены вдоль его длины. Принцип действия проволочного датчика основан на зависимости элект рического сопротивления проволоки от напряжений, действующих при ее растяжении.
4 Зак 552 |
97 |
Активное сопротивление датчиков из константановой проволоки составляет 100—200 Ом, а из специальных сплавов (датчики с повы шенной чувствительностью) — 500—1000 Ом. Точными лабораторными приборами измеряют сопротивление датчика до нагрузки испытуемой конструкции и при ее наличии. По изменению сопротивления судят о величине деформации.
** *
Вэтой главе рассматривались наиболее простые примеры приме нения электрических методов для контроля за изменением неэлектри ческих величин.
Современные методы автоматического измерения и контроля, в част
ности и в строительном производстве, предусматривают применение многих значительно более сложных приборов и схем с участием эле ментов электроники, описание которых приводится в разделе III книги. При этом в измерениях используются не только электрические, но и наиболее современные методы с применением радиоактивных излу чений и ультразвука.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Электрические машины, действия которых основаны на электро магнитных явлениях и которые служат для преобразования механи
ческой |
энергии в электрическую, называют э л е к т р о м а ш и н |
н ы м и |
г е н е р а т о р а м и , а преобразующие электрическую энер |
гию в механическую — э л е к т р о д в и г а т е л я м и . Применяют также электрические машины для преобразования электрической энер гии одних параметров в другие, которые называют преобразователями. Преобразовываться могут: род тока, частота, напряжение, число фаз и другие параметры электроэнергии.
Электрические генераторы приводятся во вращение паровыми и водяными турбинами, двигателями внутреннего сгорания и др. Элек
тродвигатели |
служат |
для приведения в действие станков, различных |
машин, транспортного |
оборудования и др. К электрическим машинам |
|
часто относят |
также |
трансформаторы — статические аппараты, не |
имеющие движущихся частей, но по своему устройству и принципу действия имеющие много общего с электрическими машинами. Элект рические машины обладают свойством обратимости, т. е. могут рабо тать генератором, если их вращать каким-либо двигателем или если к ним подводить электроэнергию, могут использоваться как электро двигатели. Однако при проектировании электромашин учитывают тре бования, предъявляемые особенностями их работы генератором или электродвигателем. Электрические машины подразделяются на ма шины переменного тока и машины постоянного тока. Электри ческие машины переменного тока разделяют на синхронные, асин хронные и коллекторные. Наибольшее применение имеют синхрон ные генераторы переменного трехфазного тока и трехфазные асин хронные электродвигатели. Коллекторные электродвигатели перемен ного тока имеют ограниченное применение вследствие сложности устройства, обслуживания и более высокой стоимости. Основным их преимуществом является возможность регулирования скорости вра щения в широких пределах, что затруднительно в асинхронных двига телях. Электрические машины постоянного тока представляют собой сочетание машин переменного тока с механическим выпрямителемколлектором, являющимся неотъемлемой частью этих машин. С по мощью коллектора переменный ток преобразуется в постоянный ток. Электрические машины постоянного тока имеют ограниченную область применения вследствие более высокой стоимости этих машин и их эксплуатации по сравнению с машинами переменного тока.
4* |
99 |
|
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Асинхронные электродвигатели переменного тока были изобретены
ивпервые применены русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1889 г. Асинхронные электродвигатели переменного трехфазного то ка вследствие простоты устройства и эксплуатации, надежности дей ствия и низкой стоимости по сравнению с электродвигателями других конструкций, получили самое широкое применение во всех отраслях народного хозяйства, в том числе и для привода строительных машин
имеханизмов. Питание электродвигателей переменного тока произво дят через трансформаторы непосредственно от районных электросетей, что уменьшает потери электроэнергии, имеющейся при применении дви гателей постоянного тока. В последнем случае помимо трансформации высокого напряжения переменного тока применяется его преобразо вание в постоянный ток, связанное с дополнительными потерями электроэнергии.
Асинхронные электромашины, присоединенные к электросети, как и все электрические машины, обладают свойством о б р а т и м о с т и , т. е. могут работать как двигатели и как генераторы.
В первом случае электроэнергия, получаемая из сети, расходуется на приведение электродвигателя во вращение, во втором случае враще ние ротора асинхронной машины с помощью механического двигателя (внутреннего сгорания или парового) с определенной скоростью при водит к получению электроэнергии, передаваемой в электросеть.
Примером работы асинхронной машины в качестве электродвига теля и электрогенератора может быть подъемный кран. При подъеме груза машина работает как электродвигатель, потребляя электроэнер гию из сети. Эта же машина может при известных условиях работать генератором, если под весом опускаемого груза ее ротор будет вращать ся со скоростью, превышающей определенную величину. В последнем случае энергия будет передаваться в электросеть ( р е к у п е р а ц и я энергии).
§ 7.1. Принцип действия асинхронного электродвигателя
Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на явлении вращающегося магнитного поля, описанном в гл. 5.
Вращающееся магнитное поле может быть двухполюсным, четырех
полюсным, шестиполюсным и т. |
д. |
|
Скорость вращения поля определяется |
соотношением |
|
п |
60/ |
(7.1) |
» |
||
Р
где п — скорость вращения поля, об/мин;
100