3.3. Основные схемы включения входных устройств в сау

Большинство вариантов включения входных коммутационных устройств в системы электроавтоматики можно представить несколькими типовыми схемами (рис. 15):

Прямое включение (а) означает выдачу в САУ логической единица при воздействии на входное устройство (например, при нажатии на кнопку оператором или при наезде на концевой выключатель контролируемым подвижным объектом).

Инверсное включение (b) означает выдачу в систему логического нуля при тех же входных воздействиях.

Рис. 15. Схемы включения входных устройств в САУ

1. Включение контактных входных устройств в релейно-контактные схемы (РКС) производится путем непосредственного последовательного и параллельного соединения их замыкающих (рис.16,а) и размыкающих (рис.16,б) контактов.

Рис. 16. Включение контактных концевиков в РКС

2. Включение контактных входных устройств в бесконтактные логические схемы (БЛС) производится через резисторные схемы согласования (рис. 17 и 18).

Рис. 17. Прямая схема включения:

где резистор R1 защищает блок питания при замыкании

концевика и подает нулевой потенциал на БЛС при его размыкании,

а R2 ограничивает входной ток БЛС,

Рис. 18. Инверсная схема включения:

где резистор R1 выполняет все функции предыдущей схемы

3. Включение бесконтактных входных устройств в РКС обычно осуществляется через промежуточные электромагнитные реле, контакты которых встраиваются в схемы по рассмотренному выше первому варианту.

4. Включение бесконтактных входных устройств в БЛС в основном осуществляется с помощью разделительных трансформаторов (рис.19.) и оптронных пар (рис. 20).

Рис. 19. Разделительные трансформаторы

Рис. 20. Оптронная пара

Пример реальной схемы подключении бесконтактного индуктивного путевого выключателя к БЛС на TTL-микросхемах приведен на рис. 21.

Рис. 21. Оптронная развязка

В схеме резистор R1 задает величину входного тока, необходимую для обеспечения режима стабилизации элементов VD1 и VD2, а также совместно с конденсатором С1 образует RC-цепочку, увеличивающую время реакции на передний фронт входного сигнала с целью устранения возможного «дребезга» этого сигнала. Двуханодный стабилитрон VD1 повышает порог срабатывания по входной цепи, что необходимо при использовании бесконтактных датчиков с высоким уровнем остаточного напряжения. Элементы R1, VD1 и VD2 образуют параметрический стабилизатор напряжения, предназначенный для питания излучателя оптрона VT1 и светодиода VD3. Кроме того, стабилитрон VD2 осуществляет защиту от пробоя VT1 и VD3 при нарушении полярности входного сигнала. В качестве гальванической развязки применен транзисторный оптрон VT1, выходной ключ которого, собранный по схеме с общим эмиттером, выдает сигнал TTL-уровня.

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.