управляющее воздействие – изменяем ход ТП в соответствии с задающим воздействием.

Модуль II. «Элементы автоматики»

Тема 2.1. «Классификация элементов (устройств) автоматики».

Все элементы по функциональному назначению делятся на:

1. ЗУ

   ПУУ

   – задающие устройства – осуществляют выработку задания для поддержания технологического параметра на определенном уровне или изменение его по заданному закону времени (выпрямитель или стабилизатор с регулируемым выходным напряжением, микропроцессорное устройство, микропроцессорное устройство с памятью, электромеханические автоматические контроллеры.

2. – преобразовательно-усилительное устройство – предназначено для усиления или преобразования сигнала до величины или формы, необходимой для нормальной работы исполнительного устройства (электронные или электромагнитные усилители, цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразователи, неуправляемые и управляемые выпрямители и инверторы, электромагнитные реле и контакторы)

3. ИУ

   – исполнительное устройство – обеспечивает изменение положения регулирующего органа в пространстве (исполнительные двигатели переменного и постоянного тока малой мощности, шаговые импульсные, соленоиды мощные электромагнитные); – или обеспечивает подачу напряжений различной величины на регулирующий орган (электромагнитные командоры, тиристорые преобразователи)

4. РО

   О

   – регулирующий орган – устройство, механически или электрически связанное с исполнительным устройством и осуществляющее изменение технологического параметра (закрылки самолета, перо руля корабля, электромагнитный вентиль, форсунка, ТЭН или спираль)

5. Д

   – объект управления контроля и регулирования – объект, на котором автоматически контролируется управление или регулируется хотя бы один технологический параметр (самолет, плавильная печь, трубопровод, резервуар с жидкостью, металлообрабатывающий станок и т.д.)

6. – датчик – воспринимает изменение величины технологического параметра и непрерывно преобразует его в электрический сигнал (термопара, тахометр, фоторезистор, емкостной датчик уровня жидкости, потенциометрический датчик угла поворота)

7. КУ

   – сравнивающее устройство используют для получения сигнала, рассогласованного между этим параметром и действительным значением технологического параметра (измерительные мосты, потенциометры, электромеханические и механические устройства)

8. – корректирующее устройство предназначено для улучшения динамических свойств системы автоматики – точности и быстродействия (корректирующие -цепи, устройство на операционных системах с применением -цепей)

9. ВУ

   – вспомогательные устройства предназначены для согласования маломощных уровней сигнала между различными частями систем автоматики (ограничители и фиксаторы уровня импульсов, стабилизаторы и др.)

Тема 2.2. «Датчики. Общие сведения о датчиках, классификация датчиков. Требования, предъявляемые к датчикам».

Датчиком называется устройство автоматики, которое воспринимает изменение величины технологического параметра и непрерывно преобразует его в электрический сигнал

По принципу преобразования технологического параметра датчики делятся на:

1. параметрические – преобразуют изменения технологического параметра в измерение параметра электрической цепи (активное индуктивное и емкостное сопротивление)

Поскольку на выходе датчика необходимо иметь сигнал в виде напряжения или ЭДС, то совместно с параметрическими датчиками используются дополнительные внешние источники питания постоянного и переменного тока.

2. генераторные – непосредственно преобразуют изменение технологического параметра и изменение ЭДС напряжения или силы тока (постоянного или переменного), а также последовательность импульсов различной частоты

Генераторные датчики не требую дополнительных источников питания, т.к. сами вырабатывают электроэнергию.

По виду преобразуемого технологического параметра (входной величины) все датчики делятся на датчики: скорости вращения ω; температуры t^o; давления – Р; высоты – Н; усилий –F; влажности –W; освещенности – Е; линейного перемещения –L; углового перемещения –a; времени –t; уровня жидкости – Н.

По виду выходной величины все датчики делятся на:

• активного сопротивления R;

• индуктивного сопротивления X_L;

• емкостного сопротивления X_C;

• величины постоянного тока, напряжения и ЭДС;

• величины (амплитуды) переменного тока, напряжения или ЭДС;

• частоты или фазы переменного тока, напряжения или ЭДС;

• частоты последовательности импульсов;

Вывод: таким образом, изменение входной величины датчика (любого) вызывает пропорциональное изменение выходной величины датчика.

Требования, предъявляемые к датчикам:

• определенность и однозначность зависимости между входной и выходной величинами;

• высокая чувствительность к изменениям к входной величине;

• высокое быстродействие;

• минимальное обратное воздействие на входную величину или полное его отсутствие;

• высокая перегрузочная способность;

• устойчивость к воздействиям посторонних факторов и долговечность;

• стабильность параметров и характеристик во времени и при изменении внешних условий;

• простота устройства, малые размеры и масса;

• взаимозаменяемость, удобство монтажа и обслуживания

Тема 2.3.«Конструкция и принцип работы параметрических датчиков.

Контактные датчики»

Контактные датчики преобразуют линейное или угловое перемещение, а также , давление , уровень жидкости в электрический сигнал (замкнуто-разомкнуто).

Таким образом, выходные сигналы таких датчиков являются два значения активного сопротивления.

Контактный датчик температуры

На таком же принципе могут быть построены датчики уровня эл. проводящей жидкости (морской воды).

Контактный датчик уровня не эл. проводящей жидкости

Контактный датчик углового перемещения

Контактный датчик линейного перемещения

Потенциометрические (реостатные) датчики

Преобразуют линейное перемещение l или угловое перемещение a, а также уровень жидкости, давление и другие технологические параметры в изменение активного сопротивления R.

При изменении уровня жидкости в резервуаре поплавок через шток перемещает ползунок потенциометра ( ) вверх или вниз.

В результате изменяется активное сопротивление R потенциометра между его выводом и ползунком, и как следствие изменяется падение напряжения на этом участке. Это напряжение в качестве выходного через сопротивление нагрузки R_Н поступает в систему управления.

При отсутствии воды в резервуаре R и U выхода максимально, под действием этого сигнала включается подкачивающий насос.

При максимально допустимом уровне жидкости R=0 и U_вых=0, а следовательно данный сигнал воздействует на отключение двигателя насоса.

Конструкция и схема включения емкостных датчиков.

(Самостоятельная работа. Поспелов, стр. 31)

Емкостные датчики представляют собой конденсаторы разных конструкций и форм и служат для преобразования механических линейных или угловых перемещений, а также давление, влажности или уровня среды в измерении емкости. Емкостные датчики работают только при частотах, превышающих 1000 Гц. Использование их при промышленной частоте практически невозможно из-за очень большого емкостного сопротивления.

Достоинствами емкостных датчиков является простота устройства, малые основные размеры и масса, высокая чувствительность и малая инерционность.

Недостатки: необходимость источника высокой частоты или усиление при промышленной частоте и вредное влияние паразитных емкостей.

Схема включения емкостного датчика

Кроме углового и нелинейного перемещений угловые датчики могут преобразовывать емкостное сопротивление, усилие и другие технологические параметры.

Индуктивные датчики

Индуктивные датчики преобразуют линейное угловое перемещение, а также уровень жидкости, усилие и др. технологические параметры в изменение индуктивного сопротивления .

Конструктивно состоят из магнита, провода, пакета электротехнической стали, на который намотана катушка индуктивности, а также подвижного сердечника, механически связанного с рабочим механизмом.

В некоторых случаях используют индуктивные датчики других конструкций:

• внутрь неподвижной катушки индуктивности вводится подвижный сердечник, который изменяет свое положение под действием рабочего механизма, или наоборот,

• подвижная катушка меняет свое положение относительно неподвижного сердечника.

Во всех вышеперечисленных случаях изменение рабочего механизма вызывает изменение магнитного потока (переменный), который пронизывает витки катушки.

В результате изменяется индуктивность , а значит, изменяется и ее индуктивное сопротивление

↑X_l = 2πfL↑

Следовательно, изменяется ток, протекающий по сопротивлению нагрузки:

А значит, выходное напряжение

↓U_вых =R_н+I↓

Схема включения индуктивного датчика уровня

электропроводящей жидкости в резервуаре

При перемещении поплавка вверх или вниз изменяется положение подвижного сердечника внутри катушки. Это приводит к изменению (см. формулу)

Таким образом данный индуктивный датчик преобразует изменение уровня жидкости Н большое в резервуаре в измерение индуктивного сопротивления

Конструкционная схема включения и принцип работы темзодатчиков

Темзодатчики конструктивно состоят из листобумаги, на которую приклеивается зигзагообразно тонкая медная проволока диаметром Ø мм.

Поверх этой проволоки для прочности наклеивается еще один лист бумаги.

Данная конструкция в свою очередь наклеивается на деталь, которая подвергается в ходе технологического процесса деформации F.

Конструкция и принцип работы термометров сопротивления и полупроводниковых терморезисторов (стр. 29)

Термометры сопротивления – основаны на свойстве проводников менять сопротивление при изменении температуры. Изготовляются из числа металлов: медь, железо, никель и т.д. Электрическое сопротивление при нагреве металлов увеличивается. Металлический термометр сопротивления, используемый в качестве датчика температуры, выполняется из проволоки ( мм), намотанный на слюдяной или фарфоровый, кварцевый каркас. Каркас находится в защитной трубке. Сопротивление термометра при нормальной температуре 50-100 Ом. Погрешность – из-за колебаний напряжения и температуры окружающей среды, нагрева термодатчика.

Полупроводниковые терморезисторы – представляет собой оксиды, сульфиды, нитриды или карбиды металлов. Сопротивление терморезисторов в отличие от металлов уменьшается при повышении температуры, т.е. они имеют температурный коэффициент сопротивления, причем по величине обратно пропорциональный квадрату абсолютной температуры. Терморезисторы по сравнению с металлическими термопроводниками имеют более высокую чувствительность, обладают высоким удельным (до 10³ Ом*см) и общим сопротивлением

Схема включения термометров сопротивления терморезисторов и темзометрических датчиков (стр. 34-35 рис. 2.10а)

Работа уравновешенного моста основана на нулевом методе измерений. При этом в мосте создается сопротивление , можно добиться равенства потенциалов точек А и Б, следовательно, отсутствие тока в диагонали моста измеряемого миллиамперметром мА с двухсторонней шкалой. При отсутствии тока в диагонали можно написать , , а также , , поделив последние равенства и учитывая предыдущие, получим , откуда . Следовательно, если шкалу сократить отградуировать в градусах, то по положению ползунка соответств. уравновеш. поступ. производить отсчет температуры. Достоинством такого метода измерения температуры является его высокая точность. Необходимо уравновеш.

Фотодатчики (датчики освещенности)

Схема включения и принцип работы фоторезисторов.

Фотодатчики преобразуют изменение освещенности в изменение активного сопротивления полупроводникового кристалла.

Пока кристалл полупроводника, например, германия или кремния, неосвещен, его активное сопротивление достаточно большое – 1 кОм.

При попадании на кристалл квантов света атомы в узлах кристаллической решетки получают дополнительную энергию, которая позволяет валентным электронам покинуть свою орбиту, становясь свободными. При этом активное сопротивление кристалла резко уменьшается.

Фотодиоды включения и принцип работы фотодиодов.

Конструктивно фотодиод подобен обычному диоду, но в его корпусе имеется стеклянное окошко, через которое на переход может падать свет.

При подключении внешнего питания переход вкл. в обратном направлении, если фотодиод не освещен, то он ведет себя как обычный диод, а через него течет обратный ток, обусловленный неосновными носителями заряда. Сопротивление перехода максимально; если переход падает свет, то вследствие внутреннего фотоэффекта в обеих областях генерируются пары носителей заряда.

Неосновные носители заряда, для которых поле перехода является ускоряющим, легко преодолевают переход, попадая в смежные области, тем самым резко увеличивая обратный ток.

Вследствие этого, активное сопротивление перехода резко уменьшается

В результате ток , проходящий по сопротивлению нагрузки, увеличивается, а значит, увеличивается выходное сопротивление.

Таким образом, фотодиоды как и фоторезисторы, преобразуют величину освещенности в измерение активного сопротивления.

Тема 2.4. «Конструкция, схемы включения и принцип работы генераторных датчиков».

«Термоэлектрические датчики (термопары)»

Термоэлектрические датчики преобразуют изменения температуры в измерение термоЭДС на выходе датчика

Конструктивно состоят из двух термоэлектродов А и Б, которые изготовлены из различных сплавов.

С одной стороны эти термоэлектроды спаяны вместе (рабочий спай), а свободные концы выведены к выходным клеммам. Термоэлектроды помещаются в фарфоровые или кварцевые трубки для изоляции друг от друга.

Для защиты от механических воздействий на них одевается стальная трубка.

Если рабочий спай поместить в температуру t₁ (например: в пространство плавильной печи), а свободные концы оставить при температуре t₁ (температура цеха), то на выходных клеммах термопары образуется разность потенциалов, которая называется термо ЭДС E_t

Величина E_t будет тем больше, чем больше разность t₁- t₂

«Сельсинные датчики (сельсин-датчики)»

Преобразуют угловое перемещение рабочего механизма в измерение ЭДС на выходе датчика

Конструктивно состоит из неподвижной обмотки возбуждения ОВ статорной и трехфазной роторной обмотки (обмотки синхронизации)

Вал роторной обмотки технически соединен с валом рабочего механизма.

Обмотка возбуждения создает переменный магнитный поток (~Ф), который пронизывает фазы роторной обмотки, наводя индуцируя в них ЭДС e₁;е₂;е₃. При повороте рабочего механизма на некоторый угол , роторная обмотка повернется на такой же угол, а значит, расположение витков этой обмотки относительно направлению магнитного потока (~Ф) переменная изменится.

Вследствие этого ЭДС наводимые в фазах обмотки также изменится: e_1;e_2;e_3..

Несмотря на то, что на сельсин датчик подается внешнее напряжение возбуждения, он тем не менее относится к генераторным датчикам.

«Пьезоэлектрические датчики» (Поспелов. Стр.33. )

Основаны на использовании пьезоэлектрического эффекта, свойственного монокристаллам некоторых веществ (кварц, турмалин, сегнетовая соль и т.д.) Под воздействием давления на поверхностях кристалла пьезоэлектрика появляются заряды, величина которых пропорциональна деформации. Размеры и число пластин кристаллов выбираются из-за расчета прочности и требуемой величины заряда. Пьезоэлектрические датчики служат в большинстве случаев для измерений быстропротекающих динамических процессов при ударных погрузках вибрации и т.д.

Рис. Пьезоэлектрический датчик

1. Кристалл пьезоэлектрика

2. Металлические электроды

Тахогенераторные датчики

Предназначены для преобразования скорости вращения рабочего механизма в индуцированную ЭДС е на выходе датчика.

а) тахогенератор постоянного тока состоит из неподвижной обмотки возбуждения и вращающейся под действием рабочего механизма обмотки якоря «ОЯ». Пока рабочий механизм не вращается е_вых=U_вых=0, т.к. постоянный магнитный поток , создаваемый ОВ, пронизывая ветки ОЯ, не наводит в ней ЭДС.

Если обмотка якоря вращается, то положение витков ее относительно направления магнитного потока периодически изменяется. При этом в обмотке якоря наводится ЭДС е_вых тем больше, чем больше частота вращения ώ (рис. а)

б) тахогенератор переменного тока (рис. б) состоит из двух неподвижных обмоток, сдвинутых в пространстве на 90º: обмотки возбуждения ОВ и измерительной обмотки ИО

Между ними помещен ротор, выполненный в виде тонкопластинного металлического цилиндра.

Если к обмотке возбуждения подвести переменное напряжение, то при вращении ротора со скоростью ώ переменный магнитный поток, пересекающий ротор в направлении, перпендикулярном оси измерительной обмотки, индуктируя в ней ЭДС е_вых. Величина этой ЭДС прямопорциональна частоте вращения .

«Индукционные датчики» (стр. 33)

Тема 2.5. «Преобразовательно- усилительные устройства (пуу)

К преобразовательно - усилительным устройствам относятся: преобразователи частоты, преобразователи переменного напряжения в постоянное, постоянное – в переменное, цифроаналоговые преобразователи, аналогоцифровые преобразователи, а также электронные полупроводниковые магнитные и электромагнитные усилители.

Общие сведения об усилителях, структурная схема усилителя.

Классификация и основные параметры усилителей

Усилитель – это устройство автоматики, в котором входной электрический сигнал увеличивается до необходимого значения за счет внешнего источника питания

Структурная схема усилителя

• УЭ – (усилительный элемент) – транзистор, тиристор, электронная лампа, микросхема, электромагнитный дроссель, реле;

• Источник сигнала – датчики различного назначения и различных конструкций, сравнивающее устройство, микрофон, звукостиратель, магнитная головка и т.д.;

• Нагрузка – исполнительные двигатели постоянного и переменного тока, их управление обмотки, электромагниты, сигнальные лампы, измерительные приборы, громкоговорители и сирены;

• Источники энергии (питания) – гальванические элементы или батареи гальванических элементов, аккумуляторы, выпрямители, стабилизаторы, солнечные батареи;

• ООС – цепь отрицательной обратной связи, резистор, трансформатор, -цепь.

В качестве нагрузки также может использоваться усилитель мощности или такой же каскад усиления.

Классификация усилителей

В зависимости от физического принципа работы усилители делятся на:

1. электронные (на вакуумных лампах);

2. полупроводниковые (транзисторы);

3. электромагнитные;

По количеству каскадов усиления усилители бывают:

1. однокаскадные

2. многокаскадные (не более 4-5 каскадов)

По виду усиливаемого сигнала усилители делятся на:

1. усилители переменного тока (в т.ч. усилители звуковой частоты);

2. усилители постоянного тока;

3. импульсные усилители;

4. фазочувствительные усилители.

По частоте усилители подразделяются на:

1. низкой частоты;

2. высокой частоты;

3. сверхвысокой частоты.

По назначению усилители бывают:

1. предварительные (усилители направления);

2. усилители мощности.

Основные параметры усилителей:

1. Выходная мощность – максимальная полезная мощность на выходе усилителя, при которой искажение сигнала не превышает допустимых значений

(Вт)

2. Коэффициент изменения по току напряженной мощности – число, означающее, во сколько раз выходной сигнал больше входного

; ;

3. Коэффициент полезного действия – показывает, какая часть мощности, потребляемая усилителем от источника питания, превращается в полезную мощность (выходную), а какая превращается в мощность потерь

4. Чувствительность усилителя – значение входного сигнала усилителя, при котором на его выходе образуется номинальный выходной сигнал

5. Диапазон усиливаемых частот (полоса пропускания) – область частот входного сигнала, которая усиливается без искажений Гц.

6. Входное сопротивление усилителя – параметр показывающий степень влияния входа усилителя на источник сигнала

, (Ом)

7. Выходное сопротивление усилителя – параметр, показывающий степень влияния усилителя на нагрузку

, (Ом)

В курсе автоматики будут изучаться электромагнитные и фазочувствительные усилители.

Тема 2.6. Конструкция, схема и принцип работы магнитного усилителя без начального подмагничивания

Магнитные усилители в системах автоматики используются в качестве усилителей мощности (например: для управления исполнительным двигателем), в качестве датчиков тока безконтактным магнитным реле, а также в качестве преобразующего сигнала постоянного тока в сигнал переменного.

Магнитный усилитель конструктивно состоит из магнита провода, изготовленного из плоских электротехнической стали на среднем стержне которого размещена управл. Оболочка « » на двух смежных стержнях расположены две рабочие обмотки « », которые соединены между собой последов.-согласно.

К этим обмоткам через сопротивление нагрузки « » подключено напряжение источника питания « ».

Входной сигнал этого усилителя представляет собой напряжения управления « » (например: со входа термопары)

Выходным сигналом является падение напряжения на сопротивлении нагрузки « » (например, исполнительного двигателя управл. обмотка)

При отсутствии входного сигнала ( ) по рабочим обмоткам усилителя протекает начальный ток « », который имеет незначительную величину (10-30 мА). Вследствие проникания этого тока на сопротивление нагрузки выделяется начальная мощность , которая также имеет небольшое значение.

При поступлении на обмотку управления постоянного управляющего напряжения « ». Этот ток намагничивает средний стержень, а значит, магнитная проницаемость его резко уменьшается.

Переменный ток , проникая по рабочим обмоткам, создает переменный магнитный поток , который циркулирует по магнитопроводу, проходя в том числе и через средний стержень, следовательно, при уменьшении магнитной проницаемости индуктивность рабочих обмоток также резко уменьшается:

В результате индуктивное сопротивление этих обмоток также уменьшиться.

Поэтому ток проходящей по этим обмоткам и сопротивление нагрузки резко увеличивается

Следовательно, выходная мощность усилителя (мощность сопротивления нагрузки) также резко увеличивается.

Определим коэффициент усиления по мощности этого усиления

где

– входная мощность (мощность управл.) усилителя

Процесс усиления, т.е. принцип работы этого усилителя коротко можно описать с помощью следующих логических связей

Как видно из приведенных логических связей, появление напряжения управления на входе усилителя вызывает резкое увеличение выходной мощности усилителя.

Из графика видно, что смена полярности управл. напряжения не влияет на усилительные свойства усилителя.

Достоинства и недостатки магнитных усилителей (Поспелов 57-58)

Магнитные усилители работают на частотах питания в пределах 50-500 Гц и имеют коэффициент усиления по мощности достигающий 10000 и выше

Магнитные усилители получают все более широкое применение, т.к. по сравнению с др. усилителями они имеют ряд преимуществ:

• высокую надежность при постоянной готовности к работе, простоте обслуживания и неограниченном сроке службы;

• высокую перегрузочную способность и стабильность характеристик в неблагоприятных условиях (вибрация, тряска, пыль, грязь, влажность и др.)

• широкий диапазон мощностей – от нескольких ватт до нескольких сотен киловатт;

• высокий коэффициент усиления (до 10⁵ на каскад) и возможность усиления весьма малых (10^-17) сигналов

Недостатки магнитных усилителей – сравнительно высокая … (0,08-4), большие размеры и масса при частоте 50 Гц.

Схема и принцип работы дифференциального

фазочувствительного усилителя

В системах автоматики находят применение датчики выходным сигналом которых является сдвиг фаз между двумя напряжениями – напряжением управл. сигнала и опорным напряжением (например, сельсин датчики). Использовать такие сигналы для непосредственной подачи на исполнительные двигатели или сравнительные устройства затруднительного из-за малой мощности сигнала и сложности фазового управления электродвигателей.

Для увеличения мощности сигнала с датчика и преобразование и преодоление фазового сигнала в изменение амплитуды сигнала (величины) применяют фазочувствительные усилители.

Таким образом, такие усилители преобразуют разность фаз двух напряжений (угол сдвига фаз между ними) в постоянном напряжении, величина которого пропорциональна углу сдвига фаз.

Данный усилитель состоит из двух одинаковых плеч, т.е.R₁=R₄, R₂=R₃, VT₁=VT₂(транзисторы имеют одинаковые параметры).

Питание усилителя осуществляется от однополупроводного выпрямителя на диоде DV₁ и трансформаторе T₂.

Опорное напряжение U_оп подается на первичную обмотку трансформатора (например: напряжение возбуждения сельсина), а напряжение сигнала –U_c на первичную обмотку трансформатора T₁ (напряжение между двумя фазами роторной обмотки сельсина).

Вторичная обмотка T₁ состоит из двух полуобмоток со средней точкой, причем полуобмотки намотаны встречно, а значит, напряжение на вторичных полуобмотках U_C1 и U_C2 будут сдвинуты друг относительно друга на 180º.

Нагрузкой усилителя является электродвигатель M, вкл. между двумя коллекторными цепями VT₁ и VT₂.

В исходном состоянии (рис.1) напряжение U_c отсутствует, на базы трансформаторов VT₁ и VT₂ через R₁ и R₄ подается положительное напряжение … ,транзисторы приоткрыты причем U_K1=U_K2. Следовательно,U_вых=U_K1-U_K2 =0двигатель не получает питание и не вращается.

При подаче напряжения сигнала U_c, которые совпадают по фазе с опорным напряжением U_оп (рис. 2,а) на базу VT₁ с левой полуобмоткой T₁ подается положительная валка U_c1, а на базу U_т2 с правой полуобмотки подается отриц. полувалка U_с2. При этом VT₁ еще больше открывается, а напряжение на его коллекторе U_к1 уменьшается.. VT₂, наоборот, призакрывается, а значит U_к2 увеличивается, поскольку U_к2 больше U_к1, то на двигатель подается напряжение отрицательной полярности и двигатель вращается по часовой стрелке, передвигая при этом рабочий регулирующий орган в пространстве.

При подаче на вход усиление сигнала U_с, имеющих противоположную фазу относительно U_оп, U_с1 приобретает отрицательный потенциал, а U_с2 – положительный.

В этом случае VT₁ призакрывается, а VT₂ еще больше открывается. Поскольку в этом случае U_к2<U_к1 (рис. 2, в), то выходное напряжение U_вых= U_к1-U_к2 становится положительным (меняет свою полярность на противоположную), двигатель вращается в противоположную сторону.

Таким образом, чем больше разность фаз U_оп и U_с тем больше выходное напряжение усиления.

Если фазы U_оп и U_с сдвинуты на угол 0⁰<y<180, то схема работает следующим образом.

Дифференциальный фазочувствительный усилитель (Гордин)

Если сдвиг фаз между напряжением сигнала U_с и опорным напряжением U_оп равен 90º, то в течение четверти периода U_с будет совпадать по фазе с U_оп, а в течение другой четверти периода будет находится в противофазе. Ток в цепи исполнительного двигателя будет одну четверть периода идти от V₂ И V₁, а другую в обратном направлении. Т.к. токи равны и время действия их одинаково (четверть периода), то сумма этих токов за период равна 0. Двигатель вращаться не будет.

Если сдвиг фаз между входным сигналом и опорным напряжением отличается на 0º, 90º, 180º, то ток в обмотке M идет в одном и другом направлении неодинаковое время. Поэтому результирующий магнитный поток в двигателе не равен 0 и в зависимости от его знака двигатель будет вращаться в ту или другую сторону. При постоянстве амплитуд сигнального и опорного напряжений величина U_вых и ток в нагрузке, а следовательно, и частота вращения исполнительного двигателя будут пропорциональны углу сдвига фаз между U_с и U_оп.

В схеме предусмотрен диод V₃. Принципиально усилитель может работать и без него. Однако в силу обратимости свойств эмиттера и коллектора транзистор будет проводить небольшой ток в обратном направлении в тот же период, когда коллекторное направления отрицательно. Это снижает КПД усилителя. Диод V₃ не пропускает коллекторный ток обратного направления.

Ток в нагрузке существует лишь в течение половины периода и поэтому имеет большую пульсацию, что затрудняет применение однополупериодных фазочувствительных усилителей. Это обусловило разработку двухполупериодных усилителей.

Такой усилитель может применяться в системах автоматического регулирования самолета. В этом случае сельсин датчик следит за изменением курса (например, при боковом ветре), а электрический двигатель связан через передаточный механизм с пером руля самолета.

Тиристорные преобразователи частоты

В системах автоматики (например, в системах автоматизированного управления электроприводом – «УЭП») часто возникает необходимость регулирования частоты вращения электродвигателей переменного тока, эту задачу можно решить тремя основными способами:

1. изменением величины напряжения на статоре двигателя

2. введением в цепь статоров или роторов резисторов

3. изменением частоты питающего напряжения

Преобразователи частоты бывают двух видов:

• электромагнитные;

• статические полупроводниковые (тиристорные)

В современных устройствах автоматики применяют тиристорные преобразователи частоты.

Структурная схема тиристорного преобразователя частоты

Преобразователь состоит из следующих основных блоков: тиристорного управляемого выпрямителя УВ, тиристорного управляемого инвендиода УИ, блока управления напряжением БУН и блока управления частотой БУЧ.

Напряжение сети переменное промышленной стандартной частоты f1=50Гц поступает на вход управляемого выпрямителя, который преобразует переменное напряжение, это напряжение можно регулировать в широких пределах с помощью БУН, который в свою очередь управляет напряжением управленияU_У.

Выпрямленное напряжение Е₀ сглаживается индуктивно-емкостным фильтром L_ф, C_ф и поступает на вход управляемого инвентора.

УИ преобразует это напряжение в трехфазное переменное напряжение U₁, требуемой частоты f₁

Необходимую частоту регулируют с помощью блока управления частотой, БУЧ которой также управляется с помощью напряжения управления. Таким образом, данный преобразователь имеет возможность регулирования как частоты выходного напряжения тока и его величины.

Недостатком таких преобразователей является то, что форма выходного напряжения приближается к синусоидальной.

Тема 2.6. Стабилизаторы напряжения. Общие сведения о стабилизаторах. Классификация и основные параметры стабилизатора.

Стабилизатором напряжения называется устройство автоматики, которое при изменении напряжения на его входе в пределах ±20% поддерживает выходное напряжение неизменным.

Стабилизаторы применяются в системах автоматики в качестве блоков питания и блоков задания (задающих устройств). Стабилизировать напряжение необходимо, т.к. нестабильность их может привести к выпуску некачественной продукции, сбоем в работе электрооборудования и даже авариям.

По принципу работы стабилизаторы делятся на параметрические и компенсационные.

По роду тока бывают стабилизаторы постоянного и стабилизаторы переменного напряжения.

По виду стабилизирующего элемента стабилизаторы бывают электронные на лампах, полупроводниковые на стабилизаторах и транзисторах, ферромагнитные и феррорезонансные на электромагнитных дросселях с применением конденсаторов.

По мощности стабилизаторы делятся на: маломощные до 50 В, средней мощности до 2 кВ и большой мощности – свыше 2 кВ.

Стабилизаторы переменного напряжения включаются между сетью и нагрузкой.

Стабилизаторы постоянного напряжения включаются между выпрямителем и нагрузкой

Основными параметрами, характеризующими работу стабилизатора напряжения, являются:

• входное напряжение U_вх,

• выходное напряжение U_вых

• пределы изменения входного напряжения ∆ U_вх

• пределы изменения выходного напряжения ∆ U_вых

• коэффициент стабилизации – отношение относительного изменения входного напряжения к относительному изменению выходного напряжения

• 

Схема и принцип работы параметрического постоянного напряжения

Вольт-амперная характеристика и

схема включения параметрического стабилизатора

Предположим, по входящему стабилизатору подается напряжение U_вх=20В. При этом стабилизатор VD находится в состоянии электропробоя при U_обр равном U_ст и равным 12В, и по нему протекает ток и балансному сопротивлению R_б протекает ток I_ст.ном=10 мА.

Выходное напряжение стабилизатора U_вых=12В, т.к. сопротивление нагрузки подключено параллельно стабилитрону.

Если входное напряжение увеличивается U_вых=24В, то ток через стабилитрон также увеличивается и станет равным I_ст.мах=20мА (точка б). При этом напряжение на стабилитроне станет равным U_ст=12.2В, т.е. практически не изменился, а, следовательно, не изменится и выход напряжения стабилизатора.

При уменьшении входного напряжения до U_вх=16В ток стабилизации через стабилитрон также уменьшится и станет равным I_ст.мин=5мА (точка а), при этом напряжение на стабилитроне также практически не изменится. U_обр=U_ст=U_вых=11.8В

Таким образом, изменение входного напряжения в пределах ±20% не вызывает изменение выходного изменения стабилизатора, т.е. напряжение на нагрузке остается практически неизменным.

При резком уменьшении U_вх (точка г) электрический пробой в стабилитроне прекращается и стабилизатор прекращает выполнять свои функции.

При значительном увеличении U_вх I_ст увеличится на столько, что p-n переход стабилитрона перегреется и произойдет необратимый тепловой пробой.

Схема и принцип работы ферромагнитного стабилизатора переменного напряжения (Поспелов, с.50-51)

Рис. 1. Схема ферромагнитного стабилизатора переменного тока

Рис.2. Характеристика ферромагнитного стабилизатора напряжения

Ферромагнитный стабилизатор напряжения основан на использовании явления магнитного насыщения ферромагнитного сердечника, он состоит из двух трансформаторов 1 и 2, первичные обмотки которых намотаны согласно, соединены последовательно и подключены и напряжению U сети. Вторичные обмотки намотаны встречно и соединены последовательно.

Сердечник трансформатора 1 изготовлен из стали, обладающей большой индукцией, а сердечник трансформатора 2 – из стали с малой индукцией, благодаря чему первый насыщается быстро и резко, а второй – медленно и плавно.

При увеличении первичного напряжения U₁, напряжение U₂^// возрастет плавно (рис. 2), тогда как напряжение U₂^/ сначала возрастает резко, а при достижении насыщения продолжает возрастать также плавно.

Трансформаторы рассчитываются так, чтобы в диапазоне изменений напряжение U₁ кривые, соответствующие напряжениям U₂^/ и U₂^// имели одинаковый угол наклона , тогда выходное напряжение U₂ равное разности U₂^/ и U₂^// будет в этом диапазоне постоянным.

Схема и принцип работы компенсационного стабилизатора постоянного напряжения»

Такие стабилизаторы применяются при токах стабилизации до 15А и имеют более высокий коэффициент стабилизации по сравнению с параметрическими.

В исходном состоянии U_вх=20В, U_вых=12В при этом транзисторы VT₁ и VT₂ приоткрыты положительным напряжением … U_б1 и U_б2, которые подаются на базы этих транзисторов через резисторы R₁ и R₃+ R₄, при этом по стабилизатору VD течет ток I_ст=10мА, напряжение стабилизации стабилитрола U_ст=5.6мА ( находится в режиме электрического пробоя).

Предположим, что U_вх увеличилось до 24В, вследствие этого в первый момент времени U_вых также стремится увеличиваться.

U_б2 также увеличится, но напряжение на эмиторе этого транзистора U_ст останется неизменным, поэтому VT2 приоткрывается. Это вызывает уменьшение сопротивления участка коллектора – эмитор этого …, что приведет к уменьшению напряжения на его коллекторе U_к2= U_б1.

Т.к. напряжение на базе первого транзистора уменьшилось, то и падение напряжения на участке коллектор - эмитор U_кэ1 также уменьшится.

Параметры транзисторов и др. элементов схемы стабилизатора подобраны таким образом, чтобы увеличение входного напряжения соотв. такому же увеличению U_кэ1.

Увеличение U_вх и U_кэ1 на 4В не вызывали увеличения выходного напряжения.

Таким образом, стабилизатор скомпенсировал увеличение входного напряжения, при этом выходное напряжение осталось неизменным и равным 12В.

Переменным резистором R₄ можно в некоторых пределах изменить выходное напряжение.

Уменьшение входного напряжения до 16В вызывает обратную реакцию.

Предположим, что U_вх уменьшилось до 16В, вследствие этого в первый момент времени U_вых также стремился уменьшиться.

U_б2 также уменьшится, поэтому VT₂ призакрывается. Это вызывает увеличение сопротивление участка коллектор - эмитор этого транзистора, что приведет к увеличению напряжения на его коллекторе.

Т.к. напряжение на базе первого транзистора увеличилось, то и падение на участке коллектор – эмитор U_кэ, также увеличивается.

Тема 2.7. Переключающие устройства. Классификация, назначение и статическая характеристика переключающий устройств.

Переключающие устройства (ПУ), предназначенный для коммутации электрических цепей, автоматических устройств (цепи регулирования, управления, контроля, защиты и сигнализации), а также для коммутации их силовых цепей.

Переключающие устройства делятся на:

1. электромеханические;

2. электронные

Электромеханические ПУ бывают только контактные, а электронные переключающие устройства контактные и бесконтактные.

В контактных ПУ переключающим элементом является, одна или несколько контактных групп электрических аппаратов, а в бесконтактных переключающим элементом является транзистор тиристор, электронная лампа, логический элемент или триггер, построенный на основе логических элементов.

К контактным ПУ относятся электромагнитные реле постоянного и переменного тока, герконовые реле, реле максимального тока, тепловые реле, электромеханические реле времени и скорости, контакторы и магнитные пускатели.

К бесконтактным ПУ относятся электронные реле времени и скорости, фотореле, термореле и т.д.

Статическая характеристика любого ПУ имеет следующий вид (рис.1)

Рис. 1 Статическая характеристика любого ПУ

По оси У откладываются два устойчивых состояния перекл. устройства: Уср-Увкл, переключающее устройство вкл. Уотн-Уоткл перекл. устройство отключено.

ПУ может переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала – ток, напряжения, освещенность, скорость, вращение, давление, температура, время и т.д.

По оси Х откладывается величина этого сигнала: Хвкл-Хср – величина, при которой ПУ переходит из отключенного состояния в …; Хотн.-Хоткл. величина, при которой ПУ переходит из вкл. состояния в откл.

Таким образом, переключающие устройства могут изменять свое состояние при изменении уравновешивающего сигнала.

Конструкция и принцип работы электромагнитного реле постоянного тока.

При подаче направления питания на обмотку 3 (или плавного увеличения напряжения до значения Uвкл) в сердечнике 2 возникает постоянный магнитный поток, протекающий по цепи: сердечник 2 ярмо 1 подвижный якорь – немагнитный (латунный) штифт 5 – воздушный зазор 9 с сердечником 2.

Возникающее при этом электромагнитное усилие притягивает якорь к сердечнику, замыкая тем самым подвижный контакт 8 – неподвижным контактом 4. При этом замыкается исполнительная цепь, подключенная к этим контактам с помощью проводов.

При снятии напряжения питания или уменьшения его до уровня (напр. откл.) электромагнитное усилие становится меньше чем сила упругости возвратной пружины 7 и якорь под действием пружины возвращается в исходное положение.

Контакты 8 и 4 размыкаются, разрывая исполнительную цепь.

Немагнитный штифт 5 предотвращает возможное залипание якоря к сердечнику, после отключения питания (остаточная намагниченность) и облегчает возврат якоря в исходное положение.

Конструкция и принцип работы герконового реле постоянного тока

Достоинством таких реле является то, что они малогабаритны, потребляют небольшой ток, их контакты не окисляются, не загрязняются и не подгорают.

Недостатком является малый коммутируемый ток (0-100 мА).

Состоит из стеклянного баллона 3, заполненного инертным газом. Внутри баллона помещены контактные пластины 2 с выводами 4.

Одна из пластин обладает упругими свойствами. Поверх баллона наматывается обмотка 1 из медного провода.

Если напряжение питания на обмотку не подано, то пластины разомкнуты. При подаче питающего напряжения на обмотку создается постоянный магнитный поток и электромагнитное усилие, превышающее по величине силу упругости одной из пластин. Пластины замыкаются включением в исполнительную цепь.

При снятии напряжения питания или уменьшения его до уровня напряжения питания пластины вновь размыкаются под действием силы упругости.

Конструкция и принцип работы электромагнитного реле переменного тока

Катушка помещена на сердечнике, тесно связанном с магнитопроводом, крепление катушки на сердечнике с раздвоенным потоком. Магнитопровод сердечниками закреплен на стальной скобе.

Плоский якорь с помощью оси укреплен на основании, удерживающем контактную пластину. На якоре имеется медная пластина, служащая для предотвращения замыкания.

Реле является унифицированным и выпускается как постоянный, так и переменный ток.

В конструкции электромагнитного реле переменного тока короткозамкнутый виток ставится медный, а пластина отлипания удаляется.

Обмотки реле рассчитаны на напряжение 12-220 В постоянного, и 12-380 В переменного тока, контакты на напряжение до 220 В и ток до 5 А. Потребляемая мощность реле составляет 0,5-7 В*А

Схема и принцип работы простейшего электромагнитного реле.

В качестве датчика используется отрезок тонкой медной проволоки, расположенной по периметру охраняемого объекта, который называется шлейфомRш.

Поскольку сопротивление шлейфа очень мало (1,2 Ома), то база транзистора VT закорочена с его эмиттером, а значит, напряжение на подаваемое на эмитерный переход равно 0. При этом эмиторный переход имеет большое сопротивление транзистр запорт напряжение на его коллекторе Uкэ≈Ек (приблизительно равно). Обмотка промежуточного реле RL не получает питания, реле находится в исходном состоянии.

При разрыве Rш перемычка исчезает, на базу транзистора через R₁ подается отрицательное напряжение смещения. Эмиторный переход получает прямое включение, сопротивление уменьшается, транзистор открывается и напряжение на его коллекторе резко уменьшается.

Обмотка KL получает питание, оно срабатывает и своим контактом включает сигнальную лампу HL (или сирену)

Недостатком этой схемы является то, что при восстановлении целостности шлейфа сигнализация отключается.

Схема и принцип работы электромагнитного контактного реле времени

Применяется для коммутации исполнительных цепей систем автоматически через заданные промежутки времени (выдержки времени)

В исходном состоянии кнопка SB не нажата, конденсатор с зарядом от источника стабилизированного напряжения Eста. через резистор R₁ и замкнутые контакты SB.

Поэтому на его верхней обкладке, которая подключена к базе транзистораVT, имеется положительный потенциал Uс. =Uб. =+3В. В эту же точку на базу подается отрицательное напряжение смещения Uсм=-1В, со средней точки делителя напряженияR₂-R₃, результирующее напряжение на базе Uбэ.=+3-1=+2В. Следовательно, транзистор заперт, промежуточное реле KL отключено и двигатель M не вращается.

При нажатии кнопки SB и фиксации ее в разомкнутом состоянии конденсатор C начинает разряжаться через резистор R₃, как только напряжение на конденсаторе станет равным нулю, то Uбэ=-1В, транзистор открывается и ток, протекающий по цепи +Ек→KL→коллектор→эмитор VT→-Ек заставляет сработать KL. Контакт KL замыкается, подавая питание на обмотку двигателя.

Время, прошедшее с момента нажатия кнопки до момента включения двигателя, называется выдержкой времени реле. Поскольку это время разряда конденсатора токаС, то выдержку времени можно регулировать двумя способами – для увеличения выдержки времени увеличивают или емкость С или сопротивление R₃.

Схема и принцип работы электрического бесконтактного реле.

Применяется в качестве охранных устройств. Если вместо сирены в качестве нагрузки установить исполнительный электродвигатель или другое устройство, то может применяться в других системах автоматики.

В исходном состоянии база VT1 транзистора закорочена с эмиттером с помощью замкнутых контактов геркона SK (постоянный магнит находится вблизи геркона). При этом транзистор заперт, т.к. на эмиттэрный переход не подается U питания.

Напряжение на коллекторе транзистора большее отрицательное U_к1= -3В, поэтому тиристор VS заперт, на электрическую сирену не подается питание, и она не работает.

При отключении магнита влево (открывающие двери) контакт SK размыкается, на базу VT1 поступает отрицательное напряжение смещения от источника питания через резистор R₁. VT1 открывается, и напряжение на его коллекторе резко уменьшается до -0.5В.

Этот перепад напряжения через резистор R₃ поступает на управляющий электрод тиристор VS, он открывается и подает напряжение питания на сирену.

Если теперь вновь приблизить магнит к геркону, то транзистор закроется, но это не приведет к запиранию тиристора, а значит, сирена будет продолжать работу.

Тема 2.8. Логические операции и логические элементы

В схемах современных систем автоматики большое применение получили логические элементы и более сложные устройства, которые реализуются на их основе.

Логические элементы широко используются для построения бесконтактных систем управления электроприводами, а так же бесконтактных систем автоматики управления, регулирования и контроля.

Рассмотрим несколько упрощенных схем, которые иллюстрируют работу основных логических операций, и составим для каждой из них таблицу истинности.

Условимся, что воздействие на контакт SB₁ и SD₂ является входными сигналами логических операций: если кнопки нажаты, то этот сигнал логической единицы («1»), а если кнопка не нажата, то это сигнал логического нуля («0»).

Условимся также, что выходным сигналом логической операции является состояние сигнала лампы HL: если лампа горит «1», а если не горит – «0».

Логическая операция «2-ИЛИ»

Логическая операция «2-И»

Логическая операция «НЕ»

В бесконтактных электрических схемах логические операции как правило реализуются с помощью логических элементов, которые состоят из диодов транзисторов, интегральных микросхем. Поэтому для таких логических элементов сигналом логического нуля является сравнительно небольшое относительно общего провода, а сигналом «1» сравнительно большее напряжение относительно общего провода.

Электрические упрощенные схемы, условные графические обозначения и таблицы истинности основных логических элементов.

Современные логические элементы создаются на базе сложной микроэлектронной техники и имеют большое количество входящих в них деталей. Но для того, чтобы понять принцип работы основных логических элементов, достаточно рассмотреть их упрощенные схемы.

Данный элемент осуществляет операцию инверсия, т.е. отрицание

(на Х)

Если на вход Х подать логический 0 относительно общего провода (например-0.2В), то этого напряжения будет недостаточно, чтобы открыть эммиторный переход, а значит, транзистор VT₁ заперт, напряжение на его конвекторе равно -Eк и равно -5В.

Следовательно, на выходе этого логического элемента логическая 1.

При подаче на вход логической «1» (-4.3В) транзистор открывается, напряжение на его коллекторе резко уменьшается , а следовательно на выходе появляется логический «0»

Таблица истинности и

условное графическое обозначение элемента «2И-НЕ».

Если на оба входа Х₁ и Х₂ подаются логические «0» (маленькое напряжение относительно общего провода), то оба транзистора заперты, а значит на коллекторе VT₁ большое отрицательное напряжение, т.е. логическая «1».

Если на один из входов подан логический «0», а на второй – логическая «1», то хотя бы один из транзисторов заперт, а значит на выходе «у» логическая «1» и если и на вход X₁ и на вход X₂ подать логические «1», то оба транзистора откроются и на выходе - у- будет логический «0». Эта операция называется … умножением с инверсией.

Упрощенная схема, таблица истинности и

условное графическое обозначение логического элемента «2ИЛИ-НЕ»

Если на оба входа и подаются логические «0», то оба транзистора заперты, а значит на выходе - у – логическая «1», если на один из входов или подан логический «0», а на второй логическая «1», то один из транзисторов открывается, а значит … коллекторов VT₁ и VT₂ напряжение резко уменьшается, т.е. на выходе у логический «0».

Если на оба входа X₁ и X₂ подаются логические «1», то на выходе у логический «0». Эта операция называется логическим … с инверсией.

Упрощенная схема логического элемента, таблица истинности и условное обозначение логического элемента «память».

Если необходимо на какое-то время запомнить сигнал логическая «1», то этот сигнал подается на вход , при этом на выходе будет сигнал, то на выходе логический «0». Поступив на вход на выходе получаем «1», эта логическая «1» по цепи обратной связи поступает на вход . Теперь какой бы сигнал не поступал на вход все равно на выходе будет логическая «1». Таким образом сигнал логическая «1» «запоминается». Для того, чтобы очистить память, достаточно на вход подать логическую «1».

Тема 2.9. Назначение и классификация исполнительных устройств

Электрические исполнительные устройства преобразуют электроуправляющий сигнал «U_у» в линейное или вращательное перемещение регулирующего органа в сигналы автоматики.

Все U_у делятся на электродвигательные и электромагнитные. К электродвигательным относятся двигатели постоянного и переменного тока сравнительно небольшой мощности до 100 Вт и шаговые двигатели.

К электромагнитным исполнительным устройствам относятся электромагнитные вентили, клапаны, задвижки и т.д.

Конструктивно представляют собой мощный электромагнитный якорь, который механически связан с регулирующим органом.

Схемы электродвигательных исполнительных устройств

«U_у» с двигателем постоянного тока включается по схемам а, б и в.

Во всех 3-х схемах в качестве блока управления Б.у. применяются электромеханические или электронные устройства, позволяющие изменять напряжение управления U_у.

Изменение этого напряжения будет вызывать скорость вращения двигателей.

Изменение направления вращения достигается изменением полярности U_у или напряжения возбуждения U_в.

«Исполнительные устройства с двигателями переменного тока»

(Чекваскин, стр. 162-170)

Такие U_у включается по схемам, где управление двухфазными асинхронными двигателями осуществляется двумя способами:

• изменением амплитуды напряжения на обмотке управления U_у;

• изменением угла сдвига фаз между напряжениями возбуждения U_в и управления U_у

Первый способ регулирования частоты вращения называется амплитудным, второй – фазовым. Применяемые в системах автоматики двухфазные асинхронные двигатели управляются с подавляющем большинстве случаев первым способом. Необходимый фазовый сдвиг между напряжениями U_в и U_у осуществляется подбором емкости конденсатора в цепи возбуждения двигателя. Для компенсации индуктивного сопротивления в цепь обмотки управления включается последовательно или параллельно конденсатор .

По схеме осуществляется фазовое управление электродвигателями. Амплитуды напряжений U_в и U_у постоянны. Сдвиг фаз между U_в и U_у осуществляется фазовращателем, который выполняет роль устройства управления.

Недостатки двухфазных АД: низкий КПД, который лежит в пределах от 15 до 30%. По этой причине мощность таких двигателей не превышает 10-20Вт.

Свойства двухфазных АД в … режиме (n=const) определяется их статическими характеристиками:

• механической характеристикой называют зависимость вращающего момента М от частоты вращения ротора при постоянных напряжениях возбуждения U_в и управления U_у

Особенностью механических характеристик является то, что их пусковой момент (Мп) равен максимальному моменту, полученному при скорости n=0

• регулировочной характеристикой называют зависимость частоты вращения ротора n от управляющего напряжения U_у при постоянном значении момента нагрузки на валу.

Значение управляющего напряжения, при котором ротор двигателя начинает вращаться называется напряжением трогания двигателя U_cp.

Конструкция и принцип работы электромагнитных исполнительных устройств

(Чекваскин 156-157, 171-172)

Исполнительные устройства с электромагнитным приводом представляет собой совокупность электромагнита и перемещаемой им механической нагрузки (задвижки и т.п.). Они делятся на две группы:

• в устройстве первой группы магнит рассчитан на длительное пропускание рабочего тока

• электромагнит не рассчитан на длительное пропускание рабочего тока.

Электромагниты могут быть подразделены:

1. по роду тока – на электромашины постоянного и переменного тока. Электрические машины постоянного тока предназначаются для кратковременной работы и способны развивать значительные усилия. Электрические машины переменного тока, как правило, развивают меньше мощности, поэтому они используются в маломощных цепях.

2. по способу действия – на удерживающие и притягивающие. Удерживающие – электромагнитные плиты плоскошлифовальных станков, служащие для магнитного закрепления обрабатываемых деталей. Притягивающие – электромагниты служат для сообщения определенного движения подвижным частям.

3. по значению хода якоря – на длинноходовые и короткоходовые. У длиннохоровых магнитов ход якоря достигает 150 мм., а у короткоходовых – 2…4,5 мм.

4. по характеру движения якоря – на электромагнитные с поступательным движением якоря и с поворотным якорем.

5. по способу включения – по электромагнитным параллельным и последовательным включением обмотки в питающую цепь.

Конструкции электромагнитов весьма разнообразны, но всегда основными частями электромагнита является неподвижный стальной магнитопровод с расположенной на нем обмоткой и подвижный якорь.

При подключении катушки электромагнита к источнику питания, возникает магнитный поток, который создает электромагнитное усилие, вызывающее притяжение или поворот якоря.

В качестве электромагнитов с плавким перемещением подвижной части обычно применяются электромагниты с поворотным якорем.

Эти электромагниты по своему устройству и принципу действия близки к электромагнитным реле.

Электромагниты широко применяются с электропневматических и электрогидравлических исполнительных устройствах, в которых электромагнит перемещает распределительный золотник, подключая ту или иную полость рабочего цилиндра к источнику высокого давления либо открывает вспомогательные клапаны.

ЗАДАЮЩИИ УСТРОЙСТВА

Схема и принцип работы сравнивающих устройств.

Сравнивающих устройства предназначены для непрерывного сравнения 2-х электрических сигналов х(t) пропорционально эталонному параметру и сигнала y(t) который пропорциональный действительному регулировочному параметру. В результате сравнения на выходе СУ образуется сигнал разсоглосования Z(t)=x(t)-y(t)

В качестве сравнивающих устройств в системе автоматики применяются механические, электромеханические и электрически устройства. Наибольшее распространения а современных САР получили сравнивающие устройства выполнены на делителях напряжения.

Сравнивающее устройство представляет собой делитель U на резисторах R1 и R2 на первый вход СУ подается сигнал x(t) через резистор R1 например с задающего устройства.

На второй вход подается сигнал y(t) через R2 (например, с датчика).

На средней точки делителя в месте соединительных резисторов возник сигнал рассогласования Z(t)=x(t)-y(t),который поступает на вход операционного усилителя ОУ.

Если x(t)=y(t) то сигнал рассогласования =0, а значит U на входе и выходе усилителя отсутствует. Если по каким либо причинам y(t) изменится на появления сигнал рассогласования с напряжением или с отрицательным знаком, он усилившись усилителем и поступает далее в систему автоматики.

Большое распространение в качестве сравнивающего устройства в системе автоматики получили компараторы выполняемые на микросхемах.

Схемы и принцип работы корректирующих и вспомогательных устройств

Корректирующие устройства предназначены для улучшения динамических свойств систем автоматики (точности и быстродействия) а также придания определенного знака изменяющимся во времени электрического сигнала.

В качестве корректирующего устройства в современных системах автоматики широко используются RC цепи и операционные усилители с использованием RC цепей в качестве обратной связи.

Данная схема представляет собой пропорционально интегральный регулятор (ПИ – регулятор). В выходном сигнале в такого корректирующего устройства содержатся 2 составляющие.

1. пропорциональная составляющая U

Uвых=K*Uвых

и интеграл по времени Uвх

Задающее устройство предназначены для выработки эталонного параметра – задающего воздействия как правила виде U регулируемой величины.

В качестве задающего устройства в системах автоматики применяются стабилизаторные источники питания постоянного и переменного напряжения с регулируемым выходом.

В качестве элемента установки уровня сигнала используются переменный резистор со шкалой проградуированной единицами измерения технологического параметра.

Вспомогательные устройства служат для согласования уровней сигнала между различными.

В качестве вспомогательного устройства используются ограничители и фиксаторы уровней, мультипликаторы и демультипликаторы, шифраторы и дешифраторы.

Примером вспомогательного устройства является схема ограничителя уровня сигнала

Предположим, в блоке 1 используются сигналы, с максимальным уровнем ±12 В. Блок 2 построен на элементе исполнительного максимального сигнала ±5 В. Пока с выхода блока 1 на вход блока 2 подается напряжение не более ±5 В стабилитроны VD1 и VD2 заперты и не оказывают воздействия на работу схемы.

Если U на выходе блока 1 увеличивается до уровня 9 В, то один из стабилитронов пробивается и ограничивает U до уровня 5 В (U пробоя стабилитронов = 5 В)

Модуль III. «Системы автоматики»

Тема 3.1. «Система автоматического контроля (сак)».

Назначение, классификация и обобщенная структурная схема САК

Автоматический контроль – это область автоматики, изучающая и создающая технические средства, которые освобождают человека от непосредственного наблюдения за ходом технологического процесса и состоянием параметров этого технологического процесса. (ТП)

Системы автоматического контроля предназначены для объективной качественной и количественной оценки параметров технологических процессов проверки качества обработки или изготовления изделий, оценки, массы, размеров и количества изделий.

Все САК в зависимости от производящего элемента (устройства ВУ) делятся на системы автоматического измерения САИ и системы автоматической сигнализации (САС)

Обобщенная структурная схема САК

С объекта с контролируемого « » контролируемый параметр « » поступает на датчик « », где преобразуется в электрический сигнал.

С выхода датчика этот сигнал поступает на первый вход сравнивающего устройства « » на второй вход « » поступает эталонный параметр « » в виде электр. сигнала, который вырабатывается в задающем устройстве « ».

С выхода « » снимается сигнал рассогласования, который поступает на воспроизводящее устройство « » (При необходимости сигнал рассогласования усиливается или переводится в другую форму)

Воспроизводящее устройство указывает, записывает или сигнализирует информацию о значении контролируемого параметра « ».

В качестве воспроизводящих устройств могут применяться:

1. Указывающие приборы (стрелочные и цифровые измерительные приборы, осциллограф, измерениями частотных характеристик и т.д.)

2. Регистрирующие приборы (самописец, … измерительный автоматический потенциометр, электронное запоминающее устройство – компьютер)

3. Сигнальные приборы (сигнальные лампы, светодиоды, мнемосхемы, звонки сирены, ревуны)

По характеру контроля во времени делятся на системы непрерывного контроля и системы периодического контроля.

По числу контролируемых параметров САК делятся на:

• системы одиночного контроля;

• системы множественного контроля.

По способу получения информации САК делятся на балансные и небалансные.

Схема и принцип работы небалансной САИ

(радиационного пирометра)

Тепловое излучение раскаленного тела 1 фокусируется с помощью линзы объектива 2 на рабочем … термопары 3. Термопара расположена в стеклянной колбе 6, заполненной … . Выходные клеммы термопары через усилитель постоянного тока УПТ соединяются с милливольтметром 5, шкала которого проградуирована в градусах температуры.

Чем больше температура раскаленного тела, тем больше разница между температурой рабочего спая и температурой свободных концов термопары, а следовательно, больше термо ЭДС на выходе усилителя.

Усиленный сигнал подается на милливольтметр, который и показывает температуру тела.

Через окуляр 4 производится контроль точной наводки фокуса на рабочий спай термопары.

Такие системы просты по конструкции, но обладают значительными погрешностями, потери возникают в следствие изменения … и характеристики элементов прибора, а также вследствие изменения параметров окружающей среды.

Балансные системы автоматического измерения.

Структурная схема балансной САИ.

В отличие от небалансных систем такие САИ обладают более высоким быстродействием и высокой точностью измерения контролируемого параметра .

Параметр , действующий на объекте преобразуется датчиком в электрический сигнал , пропорциональный .

Этот сигнал подается на первый вход сравнивающего устройства , на второй вход подается сигнал отрицательной обратной связи в виде напряжения балансирования , которая поступает с выхода балансирующего устройства БУ.

Пока значения и показания воспроизводящего устройства равны (например, в печи и по шкале измерительного устройства то же ), то система находится в равновесии.

При изменении значения контрольного параметра на объекте, например, увеличении или уменьшении температуры, сравнивающее устройство на своем выходе даст сигнал рассогласования: , т.к. в первый момент времени будет не равно .

Усиленный или преобразованный в преобразовательно-усилительном устройстве сигнал рассогласования поступает на балансирующее устройство , при этом начнет изменять показания воспроизводящего устройства, а также изменять напряжение балансирования , сигнал рассогласования на выходе начнет постепенно уменьшаться и как только вновь станет равным сигнал рассогласования станет равен 0.

Воспроизводящее устройство покажет новое значение контролируемого параметра и САИ придет в равновесие до следующего измерения контролирующего параметра.

Рассмотрим пример такой системы схему автоматического измерительного потенциометра.

Упрощенная схема и принцип работы

автоматического измерительного потенциометра.

Автоматический измерительный потенциометр предназначен для автоматического измерения температуры в ходе различных технологических процессов.

Датчиком температуры служит термопара , преобразующая изменение температуры контролируемого объекта в термо ЭДС .

Этот сигнал прикладывается к первому входу , а на второй вход подается напряжение балансирования , снимаемое с ползунка реохорда . Это напряжение создается неизменным по величине током , значение которого подбирается переменным резистором по мере разряда гальванического элемента .

В исходном состоянии, когда температура на объекте равна температуре на шкале напряжения и равны, а значит, напряжение рассогласования , поэтому входное и выходное напряжение усилителя постоянного тока .

Следовательно, управляющая обмотка балансирующего двигателя не получает питания и его вал неподвижен.

Система находится в равновесии до тех пор, пока температура на объекте не изменится.

При уменьшении температуры на объекте (например, при вводе в пространство нескольких холодных двигателей), на выходе появится напряжение рассогласования с отрицательным знаком

Усилившись в этот сигнал в качестве напряжения управления подается на обмотку возбуждения . При этом двигатель через механическую передачу начнет перемещать влево стрелку на шкале потенциометра, а также ползунок реохорда , по мере передвижения стрелки и ползунка по реохорде напряжение будет постепенно уменьшаться, а значит, будет уменьшаться и сигнал рассогласования .

Как только станет равным 0, двигатель останавливается, а стрелка на шкале потенциометра покажет новое значение температуры на объекте.

Система вновь приходит в равновесие до следующего изменения температуры.

При увеличении температуры на объекте САИ работает аналогично, по значению рассогласования меняется на противоположный.

При этом балансирующий двигатель будет передвигать стрелку и ползунок реахордов вправо.

Схема и принцип работы системы дистанционной передачи угла поворота на переменном токе.

Системы дистанционной передачи (СДП) является частным случаем систем автоматического измерения. Наиболее часто в автоматике применяются СДП угла поворота какого-либо рабочего механизма R_H

Система состоит из сельсин датчика СД, сельсин приемника СП и трехпроходные линии связи соединены с ротором обмотки СД и СП. Обмотки возбуждения сельсин датчика и сельсин приемника ОВ_Д и ОВ_П подключены к U возбуждения ~U_ВОЗБ.

В исходном состоянии СД и СП повернуты на один угол £_д >£_п , поэтому фазы роторных обмоток расположены под одним углом по отношению к магнитным потокам Ф~, которая вырабатывает ОВД и ОВП. Эти магнитные потоки наводятся в фазах роторных обмоток одинаковые ЭДС: е₁=е₄; е₂=е₅; е₃=е₆ .

Вследствие этого сравнит. Токов по линии связи нет и стрелка на валу сельсин приемника показан на шкале угол поворота сельсин датчика. Система находится в равновесии.

Если рабочий механизм РМ повернет роторную обмотку СД на какой то угол £_д, то направление магнитного потока по отношению к фазам роторной обмотки сельсин датчика изменится ЭДС : е₁^/ е₂^/ е₃^/

Поэтому по линиям связи потекут уравненные токи I₁ I₂ и I_3. Протекание этих токов по фазам роторной обмотки СП вызовут появления собственного магнитного потока. Взаимодействие суммарного магнитного потока роторной обмотки СП и магнитного потока обмотки возбуждения. ОВП создаст вращающий момент и роторная обмотка начнет разворачивается вокруг своей оси. Как только она займет такое же положение как и роторная обмотка СД (£_д^/ = £_п^/)

ЭДС на вывод роторной обмотки станут равны : е₄^/=е₁^/; е₅^/=е₂^/; е₆^/=е₃^/. Уравненные токи исчезают ,магнитный поток ротора СП становится равным 0 и он останавливается при этом стрелка прикреплена на вал сельсин приемника укажет новый угол поворота рабочего механизма.

Схема и принцип работы системы дистанционной передачи угла поворота на постоянном токе.

На рис. приведена простейшая схема дистанционной передачи небалансного типа. Роль датчика Д в схеме выполняет кольцевой потенциометр, к двум диаметральным точкам которого подводится напряжение постоянного тока. С осью задающего устройства связаны три контактные щетки, которые скользят по потенциометру. Указаные щетки имеют смещение относительно друг друга на 120⁰. Щетки с приемником П связаны с помощью трех проводов, образующих линию связи ЛС через которую осуществляется питание приемника. Роль приемника П выполняет устройство, состоящее из трех одинаковых катушек, расположенных под углом 120⁰относительно друг друга, и вращающегося постоянного магнита. Отсчет показаний осуществляется с помощью стрелки, расположенной на оси магнита.

Предположим, что подвижная система датчика повернулась на какой-то угол, тогда щетки переходят с одних точек потенциометра на другие, имеющие новые значения потенциалов. В результате этого происходит перераспределение токов в обмотках приемника, что в свою очередь приводит к изменению их МДС. В этом случае магнитный поток, который создается обмотками приемника и направлен по его диаметру, поворачивается на угол, почти равный углу поворота оси датчика. В связи с тем, что постоянный магнит приемника вращается свободно, он устанавливается вдоль оси потока приемника, повторяя при этом движение оси датчика . В том случае, когда ось приемника преодолевает некоторый момент сопротивления, например, от сил трения, постоянный магнит приемника устанавливается не точно по оси потока, а с некоторым отклонением (ошибкой), которое тем больше, чем больше момент сопротивления и чем меньше поток, создаваемый катушками приемника. Рассмотренная система в основном применяется при малых моментах сопротивления, т.е. когда на оси приемника находится только легкая стрелка.

Схемы и принцип работы систем автоматической сигнализации. САС

САС предназначены для подачи звуков и световых сигналов, отображающих информацию о ходе технологического процесса. Существуют 3 вида САС: контрольная, предупредительная, аварийная.

Контрольная САС -служит для оповещения оператора о положении органов управления, вкл. или откл. Различных коммутационные устройства, а также о состоянии параметрах технологического процесса в нормальном (рабочем) режиме работы машин и механизмов.

HL1-сигнализация о включению контактора КМ

HL2-сигнализация о том что двигатель набрал определенные обороты

Предупредительная САС -служит для оповещения оператора о возникновении нарушения в входе технологического процесса, которая может привести к аварийной ситуации

Сигнальная лампа сигнализирует о возможном переливе жидкости через края резервуара.

Аварийная САС –служит для оповещения оператора о возникновении различных аварий или катастроф, а также о нежелательных прекращениях технологических процессов непрерывного цикла.

Примером такой САС является схема аварийной противопожарной сигнализации

Применяются для оповещения оператора возникновении пожара на складе ГСМ. Датчиками являются фоторезистор R3,который вместе с делителем U R1 и R2 установлен на складе. С помощью 3х проводниковых линий он соединен с диспетчерской, в которой находятся остальные схемы и источники питание.

В исходных состояниях при отсутствии пожара R3 не освещен, поэтому его сопротивления велика ( 100 кОм ) при этом на базу VT1 поступает отрицательное напряжение через R6, которая запирает VT1 и VT2. Сирена не работает.

При возникновении вспышки света при пожаре сопротивления R3 резко уменьшается ( 100 Ом ) и через него на базу транзистора подается положительное напряжение со средней точки делителя R1 и R2. Поскольку это напряжение по абсолютному значению на 2-3 В превышает отрицательное напряжение, то VT1 откроется при протекании тока но это транзистору на R5 также создается положительное падение напряжения которое откроет VT2. Протекания тока по VT2 вызывает срабатывания промежуточного реле KL, которыми своим контактом подключает сирену к сети.

Переменный R6 служит для регулировки чувствительности сигнализации, путем изменением отрицательности напряжения на базе VT1. Диод VD служит для гашения импульса ЭДС самоиндукции, который возникает при открывании и закрывании транзистора VT2 в обмотке KL.

Тема: 3.2« Системы автоматического регулирования ( САР ) »

Назначение и структурная схема САР

САР предназначена для:

1. поддержание параметров технологического процесса на заданном уровне;

2. Изменение параметра технологического процесса по заданному закону во времени

Обе эти задачи необходимы для того чтобы технологический процесс проходил качественно с минимальными количества брака.

Все САР строятся по следующей структурной схеме

Рассмотрим работу САР в режиме подержании регулировки параметра на заданном уровне.

Если значение регулировки параметра y^/(t) равно заданному значению, то электрический сигнал y(t) поступающий с датчика Д равен

электрическому сигналу x (t) поступающего с задающего устройства ЗУ, при этом на выходе сравнивающего устройства СУ сигнал рассогласования Z(t)=x(t)-y(t)=0 поэтому САР находится в равновесии.

Если на объекте О из вне поступает возмущающее воздействие, то регулировка параметра y^/(t) изменяя свою величину, а следовательно изменится электрический сигнал y(t).

На выходе СУ появляется сигнал рассогласования Z(t) определенного знака. Усилившись или преобразовавшись в ПУУ он поступает на исполнительное устройство ИУ и ИУ воздействует на регулировку органа РО, который начинает изменять регулируемый параметр, в сторону приближенная к заданному уровню. Вследствие этого сигнал рассогласования постепенно будет стремится к нулю. Как только на объекте О вновь установится заданное значение y^/(t), Z(t) вновь станет равным О и САР приходит в равновесие до следующего возмущающего воздействия.

Рассмотрим работу САР в режиме изменения регулировки параметра во времени

В этом режиме ЗУ через заданные промежутки времени изменяет значение задающего сигнала x(t). В результате появления сигнала рассогласования Z(t) (поскольку первое мгновение y(t) остается неизменным).Этот сигнал воздействует на регулирующий орган аналогично выше изложенному, при этом на объекте О появляется новое значение регулируемого параметра y^/(t)

Схема и принцип работы САР напряжения генератора –I

В исходном состоянии САР находится в равновесии т.к. выходное Uг= заданному, при этом электрическая магнитная сила FЭ создаваемая катушкой -2 электромагнита равняется силе упругости Fпр. возвратной пружины -4. Поскольку эти силы направлены в противоположные стороны то якорь -1 неподвижен.

Если сопротивление нагрузки Rн увеличивается, то ток генераторный Iг уменьшится а его выходное Uг увеличивается, в результате Fэ также увеличивается, а результирующая сила Fрез=Fэ-Fпр начнет передвигать якорь верх. Через передвигающийся механизм -3 ползунок реостата R начнет передвигаться вниз, его сопротивление увеличивается , а ток возбуждается Iв проходящий по обмотке возбуждения генератора ОВГ уменьшится.

В результате Uг по мере передвижения ползунка будет постепенно уменьшатся. Как только Uг вновь станет равным заданному результирующая сила. Fрез=Fэ-Fпр=О

Якорь-1 займет новое положение и остановится. САР вновь приходит в равновесие до следующего изменения сопротивления нагрузки Rн

В заданной схеме:

1. объект О – генератор

2. регулируемый параметр y^/(t) – выходное напряжения генератора Uг

3. возмущающее воздействие – изменение Rн

4. датчик Д – катушка электромагнита

5. Сравнивающее устройство СУ – якорь

6. исполнительное устройство ИУ – передаточное устройство + реостат

7. регулирующий орган РО – ОВГ

8. задающее устройство ЗУ – возвратная пружина

9. задающее воздействие – сила упругости возвратной пружины Fпр

10. регулирующий воздействие –перемычка ползунка реостата R

Схема и принцип работы САР, V вращения двигателя – I

При пуске двигателя U обратной связи по скорости Uос мало, следовательно, на входе регулятора V PC действует по величине сигнал ↑Uвхс=Uзс-Uос↓≈Uзс поэтому один из стабилитронов VD1 или VD2 пробивается, а следовательно между входом и выходом РС возникает перемычка, поэтому на входе регулятора тока присутствует U Uвхт=Uзт-Uот. Поскольку Uзт иUот велики то Uвхт мало ↓Uвхт=Uзт↑-Uот

В следствии этого Uуправ. Uу подается на вход СИФУ мало, а значит угол £ открывания тиристоров ТУВ большой (150-160⁰). Поэтому Uвых выпрямителя Uвых ТВ маленькое. В результате ток двигателя на момент его разгона ограничен на заданный уровень.

По мере разгона двигателя U обратной связи Uос увеличивается, в результате ↓Uвхс=Uзс-Uoc↑, поэтому стабилитрон выходит из режима пробоя и пермычка между входом и выходом исчезает. С этого момента вступает в действие регулятор V РС. САР переходим в установившемся режим при таких значениях Uу, £ и Uвых ТВ которая обеспечивает задания ω вращения ω_зад. При увеличении момента сопротивления навалу двигателя скорость его стремится уменьшится Uос также уменьшается а напряжение на входе РС вновь увеличивается.

↑Uвхс=Uзс-Uос↓

(оно увеличивается, но не до уровня пробоя стабилитрона)

Последовательно усилившись в РС и РТ этот сигнал в качестве Uу поступающего на СИФУ. Поскольку Uвых ТВ постепенно увеличивается, а следовательно увеличивается скорость вращения.

Этот процесс будет происходить до тех пор пока вновь скорость двигателя станет заданной. САР вновь приходит в равенстве до следующего изменения нагрузки на валу двигателя.

Тема: « Система автоматического управления»

Назначение и структурная схема САУ

САУ – предназначены для управления операциями технических процессов (пуск, торможение, реверс, изменение скорости и т.д.)

Особенность САУ является то что они в отличии от САР являются разомкнутыми т.е. в них отсутствует обратная связь по управляемому параметру. Поэтому в САУ нет возможности автоматического регулирования управлением параметр.

Обобщенная структурная схема САУ

Сигнал управления распространяется от задающего устройства ЗУ через управляющее устройство УУ исполнительное устройство ИУ к управляющему объекту УО.

В качестве управляющих объектов могут выступать вентиляционные, насосные, мостовые краны, конвейеры, печи, металлорежущие станки и т.д.

В качестве ЗУ вырабатывать задающее воздействие могут использоваться, как устройство памяти, (автоматически вырабатывать сигнал управления) так и аппаратуры ручного управления (вырабатывает управление сигнал под воздействием оператора).

В качестве управления устройств используется реле, контакторы, магнитные пускатели, усилители различных конструкций и тиристорные преобразователи.

Исполнительными устройствами могут быть электрические двигатели, электрические нагреватели и электромагниты различных конструкций (муфты, вентили, задвижки, тормоза, заслонки и т.д.)

Разновидностью САУ являются системы автоматической защиты САЗ и системы автоматической блокировки САБ.

Схема автоматического управления двигателем –I в функции времени

Схема содержит кнопки управления SB1 (пуск) и SB2 (остановка, стоп ДТП), линейный контактор КМ1, обеспечивающий подключение ДТП к сети, и контактор ускорения КМ2 для включения (закорачивания) пускового резистора Rд. В качестве датчика времени КТ. При подключении схемы к источнику питания происходит возбуждение ДПТ и срабатывает реле КТ, размыкая свой размыкающий контакт в цепи контактора КМ2 и подготавливая двигатель к пуску.

Пуск ДПТ начинается после нажатия кнопки SB1, в результате чего получает питание контактор КМ1, который своим главным контактом подключает ДПТ к источнику питания. Двигатель начинает разбег с резистором Rд в цепи якоря. Одновременно замыкающий блок-контакт контактора КМ1 шунтирует кнопку SB1 и она может быть отпущена, а размыкающий блок-контакт КМ1 разрывает цепь питания катушки реле времени КТ. Через интервал времени ∆t_кт после прекращения питания катушки реле времени, называемый выдержкой времени, размыкающий контакт КТ замыкается в цепи катушки контактора КМ2, последний включится и своим главным контактом закоротит пусковой резистор Rд в цепи якоря. Таким образом, при пуске ДПТ в течении времени ∆t_кт разгоняется по искусственной характеристике 1, а после шунтировки резистора Rд – по естественной 2. Величина сопротивления резистора Rд выбрана таким образом, что в момент включения двигателя ток I1 в цепи якоря и соответственно момент М1 непревосходит допустимого уровня. За время ∆t_кт после начала пуска скорость вращения двигателем достигает величины ω₁, а ток в цепи якоря снижается до уровня I2.После шунтировки Rд происходит бросок тока в цепи якоря от I2 до I1, которой непревышает допустимого уровня. Изменение сеорости, тока и момента во времени происходит по экспоненте. Время изменения скорости от нуля до уровня ω₁, определяющее настройку реле КТ.

Назначение схемы и принцип работы систем автоматической блокировки и систем автоматической защиты

САЗ применяется для прерывания технологических процессов на защищенном объекте, при нарушении нормального режима работы, которая может привести к авариям:

1. При возникновении токов КЗ

2. При длительных перегрузках технологического оборудования

3. При увеличении значений технологических параметров выше заданных значений

Примером САЗ является схема конечной защиты которая предотвращает выход рабочих органов механизма за крайние предельные положения.

Двигатель М подключен к схеме контактами контактора КМ1 и перемщает мостовой кран вдоль цеха. При подходе крана к стен специальный курок давит на конечный выключатель SQ1 его контакты размыкаются, катушка контактора КМ1 теряет питание и двигатель останавливается.

САБ – служит для обеспечения заданной последовательной операции ТП, а также предотвращения неправильных действий со стороны оператора.

В данной схеме есть блокировка от одновременного включения контактов КМ1и КМ2.Если сработает контактор КМ1 то, его блок-контакт разрывает цепь питания катушки контакт КМ2. Если же сработал контактор КМ2 то его блок-контакт разрывает цепь питания катушки контактора КМ1.

В результате не проходит ошибочное срабатывание обоих контакторов, что может привести к короткому замыканию.