Аппараты автоматического управления

Контактор( КМ)

Предназначен для коммутации силовых цепей. Он состоит из: силовых контактов, катушки электромагнита с магнитной системой, искрогасительных камер, которые предназначены для гашения дуги при размыкании силовых контактов и вспомогательных ( слаботочных ) контактов, для цепей сигнализации и блокировки с другими аппаратами.

Контакторы выпускают на постоянном и переменном токе. Одно- и двухполюсные - на постоянном токе, трехполюсные - на переменном.

Н а рис. а представлен трехполюсный контактор переменного тока с поворотным якорем. 2 - катушка, 3 - якорь со скобой 12, 1 - сердечник, 4 - валик и подвижные контакты 5, 7 - гибкие проводники подвижных контактов, 9-10 – блок-контакты с траверсой 8, 11 - дугогасительные камеры, 13 - к.з. виток. Катушка питается напряжением 220В или 380 В, переменного тока. Магнитная система шихтованная.

В состав контактора постоянного тока (рис. б) входят: - базовая скоба, 3 - катушка постоянного тока (привод контактор), 4 - якорь, 2 – сердечиик, 5, 8 - подвижный контакт и гибкое соединение его с клеммой, 7 - неподвижный контакт, 6 - дугогасительная камера, 9 –пружина, 10- блок-контакты, 11- катушка дугогашения.

При подаче питания на катушку КМ электромагнит притягивает якорь, который замыкает силовые и вспомогательные контакты. Все детали контактора обозначаются одним символом KM, KML, KMF и т. п.

Для удобства чтения электрических схем детали контакторов могут быть разнесены по разным местам. Контакторы выбираются по току и напряжению главной цепи (силовой),а катушка -по напряжению оперативной цепи. В паспорте контактора указывают род, величину тока и напряжения.

Реле (К)

Предназначены для контроля тока, давления, температуры, уровня жидкости, времени и т.д. Реле состоит из воспринимающего органа (катушки, мембраны, или поплавка и т.п.) и слаботочных контактов, которые коммутируют только оперативные цепи (до 5 А).

Реле напряжения (КV)

Предназначены для контроля напряжения. На рис.2.2 дано устройство реле напряжения переменного тока. Установка реле (втягивание) регулируется натяжением пружины 1, гайкой-2 и упорным винтом-3. Магнитная система реле шихтованная.. На постоянном - цельная (монолитная). Реле постоянного тока надежнее. Число включений неограниченно, на переменном токе до 1500 включений в час.

Рис.2.2

На схеме реле KV контролирует напряжение сети. Контакт KV1 замкнут. Если есть напряжение, горит лампа НR (красная). При исчезновении напряжения реле отпадает. Замыкается контакт KV (2), загорается лампа НG (зеленая).

Токовое реле (КА)

Включают последовательно с нагрузкой. Сечение провода катушки оп­ределяется током нагрузки. Нa рис.а дана схема включения токового реле КА. Tоковое реле служит для защиты от токов к.з, и перегрузки. При возникновении к.з срабатывает КА, которое размыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ. Своими силовыми контактами КМ отключает потребителя от сети.

На рис. б представлено максимальное реле постоянного тока. 1 - катушка выполнена медной шиной, 2 - якорь, 3 – контакты. Ток установки (срабатывания) регулируется натяжением пружины- 4.

Реле времени (КТ)

У этих реле отключение (включение) катушки не приводит к мгновенному срабатыванию. Реле выполняется на пневматическом, моторном, часовом принципах. Наиболее широко используют в схемах электромагнитные реле времени постоянного тока. Время определяется задержкой спадания потока при отключении катушки. На рисунке изображена катушка и контакты реле времени. КТ(1) - контакт, который размыкается с выдержкой времени, КТ(2) – замыкается.

Тепловое реле (КК)

С лужит для зашиты электрооборудования при перегрузках. Работа основана на деформации биметаллической пластины (рис. а), которая нагревается протекающим через нее током и воздействует на контакты, что приводит к отключению схемы,

На рис.а. представлена схема устройства теплового реле.

Ток двигателя проходит через нагреватель- 1, 2- биметаллическая пластина опирается на винт 3 защелки 4, которая препятствует повороту рычага 5 под действием пружины 6 против часовой стрелки. С 5 связан подвижный контакт 7. При нагреве 2 освобождает 4 с рычагом 5. Контакт 7 размыкается,

После остывания 2 кнопкой Н - реле приводят в исходное состояние. Нагреватели выпускают на токи от 0,6-до 150 А.

На рис дана схема включения теплового реле в цепь нагрузки.

Срабатывание КК приводит к отключению нагрузки контактором КМ.

В ремя срабатывания теплового реле зависит от перегрузки. Так при трёхкратной перегрузке время срабатывания 5...10 с, при снижении - время растёт. На графике дана ампер-секундная характеристика срабатывания тепловых реле. Для управления АД промышленность выпускает магнитные пускатели. Нереверсивные пускатели состоят из трёхполюсного контактора и двух тепловых реле KKI, КК2, реверсивные- из двух контакторов и тепловых реле. Аппараты пускателя соединены проводами, поэтому необходимо подключить только двигатель, питание и кнопки управления. Выбираются пускатели по току и напряжению двигателя.

Гамма-реле

В последнее время для цепей автоматики в качестве датчиков, контролирующих степень заполнения, например, бункеров углём, рудой агломератом и т. д., применяются датчики, основанные на использовании ядерного излучения. Источником такого излучения являются искусственные радиоактивные изотопы, на­пример, кобальт - 60 (Со). Такой радиоактивный изотоп является источником -излучения, при прохождении которого через слой вещества, интенсивность излучения ослабляется тем сильнее, чем большую толщину и плотность имеет этот слой.

Э то свойство - излучения и используется для контроля степени заполнения различных емкостей материалом. Преобразование энергии излучения в электрический сигнал производится обычно при помощи ионизационного счетчика Гейгера-Мюллера. Под действием -излучения в счетчике возникает им­пульс тока, который воздействует на конечное реле усилителя.

На рисунке приведена схема установки гамма-реле для контроля степени заполнения материалом (рудой, углём) бункера. Гамма-реле могут применяться в качестве приборов для различных целей, например:

• Для определения уровня заполнения бункеров с размещением всех элементов прибора на внешних стенках бункера;

• Для контроля забивки желобов и течек;

• Для автоматического счета вагонеток с разделением их на порожние и груженые;

• Для определения уровня жидкостей в баках и резервуарах, доступ внутрь которых исключается из-за агрессивности жидкости, высокой или низкой температуры, давления.

При эксплуатации гамма-реле особое внимание необходимо обращать на чрезвычайно точное соблюдение правил техники безопасности.

Реле поплавковые

Эти реле обычно применяются для автоматизации работы насосов. Реле производит запуск двигателя насоса, когда уровень воды или другой жидкости в баке опустится до нижней отметки, и отключает насос при подъеме уровня до наивысшей отметки.

О

рис.а.

бщий вид реле для большого перепада уровней и наружной установки приведен на рис.а. Реле состоит из переключающего устройства 1, поплавка 2 и противовеса 3. Переключатель управляется коромыслом с ушками, через которые свободно проходит цепь. На ней закреплены шайбы 4, захватывающие коромысло. На рис.а, показано положение коромысла, в которое оно было переключено шайбой поплавка при высшем уровне. При этом двигатель насоса был остановлен и уровень жидкости начал понижаться. Когда уровень жидкости достигает нижней отметки, противовес поднимется вверх и своей шайбой переключит коромысло и включит цепь управления двигателем.

Имеется ряд конструкций поплавковых реле для закрытых сосудов и малых перепадов уровней.

Магнитоуправляемые контакты

Наиболее ненадежным элементом электронного реле являются контакты, которые подвергаются коррозии и разрушаются газовым разрядом, кроме того, они имеют большое время срабатывания обусловленное большой массой якоря и сравнительно длительным процессом нарастания тока в обмотке.

Указанные недостатки в значительной степени устранены в так называемых магнитоуправляемых контактах. Они впаяны в стеклянную колбу, заполненную азотом или инертным газом, т. е. изолированы от внешней среды (герметизированы). Поэтому магнитоуправляемые контакты часто называют герконами, т. е. герметизированными контактами. По назначению они подразделяются на замыкающие, переключающие, многоконтактные.

рис. а) б) в)

Основными элементами герконов (на рис.) являются пермаллоевые пластинки-1, концы которых покрыты золотом, серебром или родием.

Замыкающие герконы отличаются от обычных реле отсутствием якоря Пермаллоевые пластинки выполняют одновременно роль магнитопровода и контактных пружин, а их концы 2 - контактов. На стеклянной колбе 3 размещена обмотка управления 4. При протекании тока через обмотку возникает магнитное поле, которое, замыкаясь через пермаллоевые пластинки, создает электромагнитное усилие, притягивающее контакты друг к другу. Если это усилие превосходит механическую силу упругости пластинок, контакты замыкаются (рис. а),

В переключающем герконе (рис. б) при подаче управляющего тока в левую обмотку средняя пластина замыкается с левой, а при протекании тока через правую обмотку средняя пластина замыкается с правой. Геркон с одной обмоткой может иметь несколько контактов (рис.в).

Достоинством герконов является высокое быстродействие, износоустойчивость, (до 10 срабатываний), малые габариты, невысокая стоимость. Их контакты не подвергаются коррозии (как обычные реле).

Бесконтактные реле

Бесконтактные реле, основанные на использовании нелинейных управляемых сопротивлений, имеют по сравнению с обычным реле существенные преимущества: повышенная надежность и срок службы, более высокое быстродействие, отсутствие дуги и искрообразования.

Наиболее распространенные разновидности бесконтактных реле.

Электронные и полупроводниковые реле рис.а. По своему устройству электронные и полупроводниковые реле аналогичны электронным и полупроводниковым приборам. Они находятся в одном из двух состояний: проводящем (открытом) и непроводящем (закрытом).

а) б) в)

Электронное реле (рис. а) имеет высокое входное сопротивление, (соизмеримое с сопротивление разомкнутых контактов обычных реле) при отсутствии управляющего положительного сигнала на сетке и отрицательного напряжения смещения, закрывающего электронную лампу. При подаче достаточно большого положительного сеточного напряжения лампа открывается и через нее проходит необходимый ток, определяемый нагрузкой. При этом, однако, сопротивление лампы оказывается значительным - что является недостатком электронных реле.

Транзисторное реле (рис.б) по принципу действия аналогично электронному. Его достоинство - малое входное сопротивление в открытом состоянии, недостаток – сравнительно низкое сопротивление в закрытом состоянии.

Весьма перспективно тиристорное реле (рис. в). Его особенность заключается в том, что тиристор остается в открытом состоянии и после снятия управляющего сигнала. Для закрытия тиристора требуется отключить анодное напряжение.

Э лектронное реле времени используется вместо механического реле времени с часовым механизмом. Выдержка времени в этом реле создается цепью заряда конденсатора от источника постоянного напряжения Е (рис.г). Обмотка промежуточного реле РП включена через электронную лампу (триод) к источнику постоянного тока. При замкнутом ключе К конденсатор заряжен до напряжения равного Е, при котором триод заперт. При размыкании ключа происходит разряд конденсатора через резистор R с постоянной времени = CR. Напряжение на сетке триода падает, а ток через него и обмотку реле увеличивается. В момент достижения тока включения, реле РП срабатывает.