Технические средства автоматизации конспект лекций

Скачать 0.8 Mb.

Название	Технические средства автоматизации конспект лекций
страница	4/8
Тип	Конспект

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Конспект

1 2 3 4 5 6 7 8

4. ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИКИ
Выходные устройства – это совокупность ТСА, предназначенных для передачи команд и сигналов управления на исполнительные механизмы и рабочие органы объекта управления (рис.1.). Помимо этой основной своей функции выходные устройства могут выполнять и ряд других дополнительных функций:

– усиление сигналов (функция усилителя);

– преобразование информационных сигналов (по виду энергии, по роду тока, по частоте, по виду и т.п.);

– обеспечение помехозащищенность СУ (фильтрация помех, гальваническая развязка СУ и ОУ);

– безопасность обслуживающего персонала.
Примеры выходных устройств.
4.1. Контакторы – аппараты, предназначенные для коммутации силовых цепей электродвигателей, трансформаторов, нагревателей и других мощных потребителей электроэнергии. Они имеют главные силовые контакты, снабженные системой дугогашения, вспомогательные блок-контакты, электромагнитный привод и дополнительные элементы (корпуса, монтажа).

По роду коммутируемого тока контакторы делят на контакторы постоянного и переменного тока. Как правило, род тока в цепи управления, которая питает электромагнитный привод, совпадает с родом тока главной коммутируемой цепи. Однако известны случаи, когда катушки контакторов переменного тока получают питание от цепи постоянного тока.

Конструктивная схема контактора постоянного тока показана на рис. 22. Контактный узел рычажного типа состоит из неподвижного 1 и подвижного 3 контактов. Контакт 3 шарнирно закреплен на рычаге 4, связанном с якорем электромагнита 6, и прижат к нему нажимной пружиной 5. Подвод тока к подвижному контакту осуществляется гибкой медной лентой 10. Электромагнитный привод клапанного типа состоит из сердечника 8, электромагнитной катушки управления 9 и возвратной пружины 7. Конструкция контактного узла контактора обеспечивает работу контактов с проскальзыванием и перекатыванием и имеет комбинированную дугогасительную систему 2.

Рис. 22. Контактор постоянного тока
4.2. Магнитные пускатели – это контакторы, применяемые для управления асинхронными электродвигателями. Магнитный пускатель представляет собой комплект электротехнических аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты тепловой и токовой защиты. На рис. 23. показаны соответственно монтажная (слева) и принципиальная (справа) электрические схемы нереверсивного магнитного пускателя, для ручного дистанционного управления электродвигателем М с помощью кнопочной станции SB. На монтажной схеме границы одного аппарата обведены штриховой линией.

Рис. 23. Схемы нереверсивного пускателя
На принципиальной схеме все элементы одного аппарата имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Такой разнесенный метод представления позволяет не связывать вместе условные изображения катушки контактора и контактов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы.

Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». При этом по цепи катушки контактора (2-5) потечет ток, якорь притянется к сердечнику и это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя (Л1-Л2-Л3). Одновременно замкнется вспомогательный контакт (3-5), что создаст параллельную цепь питания катушки. Если теперь кнопку «Пуск» отпустить, то катушка контактора будет включена через собственный вспомогательный контакт. Такую схему называют схемой самоблокировки, которая обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится, то контактор отключается и его вспомогательный контакт размыкается. После восстановления напряжения для включения электродвигателя необходимо повторно нажать кнопку «Пуск». Нулевая защита предотвращает непредвиденный, самопроизвольный пуск электродвигателя который может привести к аварии. Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки контактора.

4.3. Электромагнитные муфты – исполнительные электромеханические устройства, служащие для дискретного управления механическим приводом станков и рабочих машин (передачи крутящих моментов между валами). [25]

На рис. 24 показана схема муфты серии ЭТМ с магнитопроводящими фрикционными дисками. В корпусе 1 размещена намагничивающая катушка 2, ток к которой подводится через контактное кольцо 3 и щетку, помещенную в щеткодержатель. Другой зажим катушки подключают к источнику питания постоянного тока через корпус муфты.

Рис. 24. Электромагнитная контактная дисковая муфта

При включении муфты магнитный поток Ф, созданный током, протекающим по виткам катушки, проходит через корпус, пакет внутренних 6 и наружных 4 дисков и замыкается через якорь 5. Якорь притягивается к корпусу и сжимает диски, в результате муфта передает крутящий момент. Все детали муфты монтируют на втулке 7, которую устанавливают на валу.

Расцепление муфты после отключения катушки от источника питания происходит за счет упругости наружных дисков, имеющих волнистую форму. Пакет фрикционных дисков отдаляет якорь от корпуса (сердечника) муфты и тем самым увеличивает магнитное сопротивление магнитной цепи.

Сталь, из которой изготавливают диски, должна иметь хорошие фрикционные свойства, большую механическую износостойкость и высокую магнитную проницаемость при малой остаточной индукции.

На рис. 25 приведена конструкция электромагнитной бесконтактной муфты, в которой намагничивающая катушка расположена на неподвижной части корпуса 1, отделенной от вращающейся части двумя воздушными зазорами. Вращающаяся часть магнитопровода состоит из стальных деталей 2 и 5, являющихся полюсами сердечника, разделенных немагнитной прокладкой 5. Этим обеспечивается прохождение магнитного потока Ф через сердечник в якорь 4.

Рис. 25. Электромагнитная бесконтактная муфта
Бесконтактная муфта не имеет щеточного узла. Воздушный зазор уменьшает нагрев катушки теплом, выделяемым пакетом фрикционных дисков во время работы муфты. Все это повышает ее надежность. Недостатком муфты является повышенная намагничивающая сила срабатывания, связанная с увеличенным воздушным зазором.
5. ТСА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ

(УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ)
Устройства обработки информации – это совокупность ТСА, предназначенных для приема информации со стороны входных устройств, ее хранения, переработки (арифметической, логической и др.) и выработки команд и сигналов управления на объект управления.

По принципу действия все устройства переработки информации делят на контактные (в конструкции которых использованы различные контактные узлы) и бесконтактные (принцип работы которых основан на изменении каких-либо электрических или магнитных параметров: тока, напряжения, сопротивления, емкости, индуктивности, магнитного потока и др.)

Электрический контакт – место перехода тока из одной токоведущей детали в другую. Конструктивно коммутирующие контакты выполняют в виде контактного узла, состоящего из нескольких деталей: неподвижного контакта, подвижного контакта, элементов управления (привода) подвижным контактом и вспомогательных устройств (крепления, монтажа, защиты и пр.).

Наибольшее распространение в конструкциях электрических ТСА получили следующие контактные узлы:

– Мостиковый контактный узел, в котором подвижный контакт самоустанавливается относительно неподвижного, что позволяет компенсировать неточности изготовления и износ деталей.

– Контактный узел с плоскими пружинами, работающий с эффектом проскальзывания, что обеспечивает постоянное очищение контактируемых поверхностей от пыли, грязи и окисных пленок.

– Рычажный контактный узел с шарнирным закреплением, работающий с эффектом притирания и перекатывания контактов, что способствует их лучшему самоочищению и уменьшению переходного сопротивления, поэтому они часто используются в мощных коммутационных устройствах (например, контакторах).

– Магнитоуправляемый герметизированный контакт (геркон) – особая разновидность малогабаритного контактного узла, представляющего собой миниатюрную запаянную стеклянную колбу, в которую впаяны плоские контактные пружины, выполненные из магнитомягкой стали и служащие одновременно контактами, магнитопроводом и возвратной пружиной. При помещении колбы в магнитное поле, пружины намагничиваются и под действием силы электромагнитного притяжения замыкают цепь. После исчезновения магнитного поля контакты размыкаются за счет упругости пружин. Основное преимущество герконов – их высокая надежность и долговечность.

– Жидко-металлические контакты, основными достоинствами которых являются малое переходное сопротивление, отсутствие необходимости в контактном нажатии, отсутствие эффектов пригорания и залипания контактов, возможность работы при высоком давлении, температуре и вакууме, большая механическая и электрическая износостойкость (долговечность).

Условные графические обозначения и буквенно-цифровые коды электрических контактов (замыкающих, размыкающих, переключающих), применяемых в различных ТСА, определяются соответствующими ГОСТами [4-7]

В процессе работы контактных узлов различают четыре состояния контактов: два стационарных (замкнутое и разомкнутое) и два переходных (замыкание и размыкание). Наибольший интерес для изучения представляют тяжелые режимы, при которых контакт подвергается наибольшему износу. Это, во-первых, замкнутое состояние, когда через контакты течет ток нагрузки I_н, и, во-вторых, процесс размыкания, когда на контактах возникают дуговые (искровые) явления.

Важной характеристикой замкнутого состояния контактов является сопротивление электрического контакта R_k=R_соб+R_n, которое состоит из небольшого собственного сопротивления R_соб материала контактов-деталей и так называемого переходного сопротивления R_n , которое и определяет ток нагрузки и коммутируемую мощность контактного узла.

Наиболее тяжелый режим работы контактов связан с размыканием электрической цепи. При этом возникает электрическая дуга (искра), которая вызывает эрозию или подгорание контактов, поддерживает ток в цепи, снижая тем самым быстродействие электрического устройства. Появлению и поддержанию дуги в основном способствует ЭДС самоиндукции, возникающая при размыкании цепей, содержащих индуктивность. Все методы борьбы с дуговыми явлениями разделяют на две группы.

1. Электрические (схемные). Воспрепятствовать появлению дуги можно увеличением падения напряжения на дуге, для чего необходимо уменьшать ток дуги. Для этого параллельно контакту подключают последовательный RC-контур. В процессе размыкания контакта на дуговом промежутке быстро нарастает напряжение Uд, и конденсатор заряжается, отнимая энергию дуги. Величина зарядного тока:

; таким образом, чем больше емкость С, тем больший ток будет идти через неё, уменьшая ток дуги. В момент замыкания контакта заряженный конденсатор С разряжается через резистор R.

На маломощных контактах редко появляется электрическая дуга, но часто происходит искрение, особенно при малых значениях раствора. Искрение увеличивается при вибрации (дребезге) контактов. Для уменьшения искрения применяют также специальные схемы, создающие дополнительную электрическую цепь, по которой замыкается ток i_к, вызванный ЭДС самоиндукции. При постоянном токе часто применяют шунтирование индуктивной нагрузки диодом.

Все схемные методы дугогашения ухудшают динамические параметры электромагнитных устройств автоматики, увеличивая время их переключения.

2. Механические (конструктивные) методы дугогашения более дорогостоящи и громоздки и применяются в основном в силовых коммутационных устройствах постоянного тока (рис. 22). Наиболее распространены следующие методы:

– Магнитное «дутье» заключается в том, что дугу, являющуюся проводником с током, помещают в магнитное поле, создаваемое специальным магнитными пластинами. Подбирая направление тока и магнитного поля, заставляют дугу изгибаться и выдуваться вверх, чему способствует и форма контактов. При этом дуга удлиняется и гаснет в холодной части контактного узла.

– Деионная решетка представляет собой изолированные друг от друга металлические пластины, обладающие высокой теплопроводностью. Дуга поднимается с нагретым воздухом и встречает на своем пути эти пластины, которые прерывают ионизированную струю.

5.1. Примеры контактных устройств
Наиболее простыми и широко используемыми контактными устройствами центральной части, предназначенными для логической обработки информации, являются электромагнитные реле. Подробная классификация, принципы действия, конструкции, основные характеристики и параметры электромагнитных реле изучаются в лабораторной работе по данному курсу. [9,17]

Другим примером устройств обработки информации являются реле времени (таймеры) – это устройства, предназначенные для задержки прохождения сигнала и отсчета времени. Их классифицируют по следующим признакам.

1. По принципу задержки сигнала (принципу действия):

– с задержкой при срабатывании;

– с задержкой при отключении.

2. По способу задержки (виду замедлителя):

электромагнитное замедление (до 10 сек);

– механическое замедление: пневматические и моторные (от 3 до 30 мин);

– электронное замедление: конденсаторные и счётно-импульсные (десятки сек);

– программно-реализуемые (любые задержки времени).

При работе систем защиты и автоматики часто требуется создать выдержки времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов, а также при возникновении необходимости производить операции в определённой временной последовательности (автоматическое управление в функции времени). Для этого используют реле времени (таймеры).

Для получения небольших выдержек времени используют электромагнитные реле времени.

Рис. 26. Реле времени с электромагнитным замедлением
При отключении обмотки реле 1 (рис. 26) от сети магнитный поток сердечника 2 уменьшается. Это приводит к появлению ЭДС в массивной шайбе 3, и в ней возникает большой ток, подмагничивающий сердечник. В результате магнитный поток в сердечнике реле убывает медленно, якорь 5 остается в притянутом положении и контакты реле 4 размыкаются с выдержкой времени в несколько секунд. Такие реле времени не отличаются стабильностью, но находят широкое применение, благодаря простоте и дешевизне.

В машиностроении широко применяются пневматические (вакуумные) реле времени с механическим замедлением типа РВП.

Рис. 27. Пневматическое реле времени
Реле состоит из электромагнитного привода 1 (рис. 27) и пневматической приставки, имеющей контакты с временной задержкой. Вакуумная камера 8 пневматической приставки сообщается с атмосферой через малое дросселируемое отверстие 6. Ее корпус закрыт эластичной плоской мембраной 4, которая соединена со штоком 10. При включении электромагнит 1 втягивает свой якорь, шток 10 под действием пружины 9 медленно опускается вниз по мере заполнения камеры воздухом через отверстие 6. В конце хода штока рычаг 3 производит переключение микропереключателя 2. Возврат реле в исходное положение происходит при обесточенной обмотке электромагнита под действием пружины 11. При этом воздух из пневматической камеры мгновенно вытесняется через обратный клапан 7. Выдержку времени реле можно изменять при помощи винта 5 в пределах от 0,4 до 180 секунд.

Для получения больших выдержек времени, исчисляемых десятками минут и часами, используют моторные реле времени, основанные на интегрирующих свойствах электродвигателей.

В настоящее время в промышленности широко используют конденсаторные реле времени, основанные на инерционных свойствах RC – цепи, а также реле времени и таймеры на базе счетно-импульсных цифровых микросхем. [15,17]

Ниже на рис. 28 приведен пример использования реле времени КТ в схеме управления циклом движения суппорта, которая обеспечивает его рабочий ход (р.х.) вправо, выстой (т.е. задержку времени) на концевике SQ2 и холостой ход (х.х.) влево до концевика SQ1. Рабочий ход суппорта обеспечивается контактором КМ1, холостой ход – контактором КМ2, а выдержка времени выстоя – реле временем КТ. Запуск цикла работы осуществляется кнопкой SB1.

Рис. 28 . Схема управления движением суппорта с выстоем

1 2 3 4 5 6 7 8

	Конспект лекций Ш 39 Метрология, стандартизация, сертификация: Конспект лекций / О. А. Шейфель; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности....		Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 080110... Налоги и налогообложение: Конспект лекций / Составитель Н. А. Леончик. – Кемерово, 2006. – 80 с
	Конспект лекций Владимир 2010 Министерство образования Российской... Автоматизированные системы бухгалтерского и управленческого учета. Часть 1: Конспект лекций / Владим гос ун-т; Сост.: Д. Н. Васильев...		Конспект лекций лаконично раскрывает содержание и структуру учебной... Безопасность жизнедеятельности : конспект лекций для студентов очной и заочной форм обучения / сост. В. М. Домашко; Южный федеральный...
	Конспект лекций мдк 02. 02. Электронные средства и методы геодезических измерений ПМ. 02. Выполнение топографических съемок, графического и цифрового оформления их результатов		Конспект лекций по курсам «Микропроцессоры в системах контроля» ...
	Конспект лекций по дисциплине для специальности 080101. 65 «Экономическая безопасность» Информационные системы в экономике: конспект лекций по дисциплине для обучающихся по специальности 080101. 65 «Экономическая безопасность»...		Конспект лекций по дисциплине «Научные основы производства продуктов питания» Конспект лекций по дисциплине «Научные основы производства продуктов питания» для студентов кафедры «Технология и организация общественного...
	Конспект лекций по дисциплине вгипу, 2009 Конспект лекций по дисциплине... Учебное пособие предназначено для студентов различных специальностей, изучающих дисциплину “Автоматизированные системы управления...		Решение по обеспечению автоматизации услуг жкх. Абонентское оборудование... Решение по обеспечению автоматизации услуг жкх. Абонентское оборудование автоматизации. Требования технические
	Решение по обеспечению автоматизации услуг жкх. Абонентское оборудование... Решение по обеспечению автоматизации услуг жкх. Абонентское оборудование автоматизации. Требования технические		Кафедра фармации Органические лекарственные препараты. Ароматические... Органические лекарственные препараты. Ароматические соединения. Краткий конспект лекций – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородской государственной...
	Конспект-лекций основы социальной работы 44. 05. 01 «Педагогика и... Мельников С. В. Основы социальной работы: Конспект-лекций по специальности 44. 05. 01 «Педагогика и психология девиантного поведения»...		Конспект лекций Системы автоматизации документооборота Рыбинск 2011 Содержание По данным Delphi Consulting Group, объем корпоративной электронной текстовой информации удваивается каждые 3 года. Всё это свидетельствует...
	Конспект лекций по курсу «Делопроизводство» составлен на основе базовой... Конспект лекций по курсу «Делопроизводство» составлен на основе базовой программы «Делопроизводство и документационное обеспечение...		Пояснительная записка к выпускной работе по дисциплине «Проектирование... Газовый сепаратор, средства автоматизации, датчик, контроллер, модуль, регулирование, давление, уровень, температура, исполнительный...

Технические средства автоматизации конспект лекций

Похожие: