5.3. Электротепловые переключающие устройства
В тех случаях, когда требуется произвести переключение цепи управления из-за увеличения температуры (например, перегрева электродвигателя), применяются различные электротепловые реле.
Наибольшее распространение в технике получили переключающие устройства на базе биметаллических датчиков (см. рис. 2.25). В этом случае биметаллическая пластина 1 помещается в электронагреватель, который представляет собой катушку, включенную в силовую цепь управления.
При увеличении тока в цепи увеличивается тепло, выделяемое катушкой (Q = cI2Rτ), увеличивается температура среды и биметаллическая пластина, деформируясь, производит переключение цепи управления. Такие переключающие устройства выполняют функцию защиты.
5.4. Гидравлические переключающие устройства
(РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ)
В системах гидроавтоматики для предохранения гидравлической системы от возникающих перегрузок (давления в магистрали) применяют реле давления, которое срабатывает при превышении допустимого значения этого давления. На рис. 5.3 показана принципиальная схема такого реле давления. Реле состоит из мембраны 1, рычага 2, корпуса 3, регулировочного винта 4 с пружиной 5, электрического переключателя 6. К гидромагистрали реле присоединяется резьбовым штуцером 7. Работа такого переключающего устройства сводится к следующему. При увеличении давления Ρ в магистрали мембрана 1 прогибается вверх и воздействует на рычаг 2, который поворачивается вокруг своей оси и включает переключатель 6, который управляет приводом насосной станции гидравлической системы.
Регулирование такого переключающего устройства на определенное давление Ρ производится винтом 4 с пружиной 5.
5.5. Реле времени как переключающее устройство
В тех случаях, когда требуется произвести переключение с задержкой во времени, применяются различные реле времени. Характерной особенностью таких переключающих устройств является то, что они срабатывают через определенное время после поступления сигнала управления.
Электромагнитное реле времени. В качестве простейшего элемента времени можно использовать двухобмоточное электромеханическое реле (рис. 5.4,а). При подаче сигнала записи информации Х3 реле К' срабатывает с некоторым запаздыванием, так как в короткозамкнутой обмотке К" наводится противо-ЭДС, которая сдерживает нарастание тока в катушке К'. Время задержки составляет 1,5...2 с. При отключении катушки реле К' от питания UП наблюдается обратная картина и контакт реле с некоторым опаздыванием (до 5...8 с) обесточивает цепь управления.
Гидравлическое и пневматическое реле времени. Эти переключающие устройства применяются в системах гидропневмоавтоматики. Они предназначены для пуска или остановки потока жидкости или воздуха через заданный промежуток времени. Эти переключающие устройства применяют в случаях, когда требуется выдержка во времени между следующими друг за другом операциями технологического процесса.
Гидравлическое переключающее устройство (гидроклапан) состоит из (рис. 5.4,б) гидроемкости 7, поршня
6, пружины 5, рычага 4, выключателя 3, дросселя 2 и обратного клапана 1.
Работа такого переключающего устройства сводится к следующему. Гидроемкость 7 заполняется через обратный клапан 1. При этом рычаг 4 под действием
Рис. 5.3. Гидравлическое реле давления Рис. 5.4. Реле времени
поршня 6 перемещается вправо, отключая выключатель 3. После окончания сигнала управления (заполнения гидроемкости 7) пружина воздействует на поршень 6, перемещая его влево, при этом жидкость вытесняется через регулируемый дроссель 2. В крайнем левом положении рычаг 4 воздействует на выключатель 3, который подает команду исполнительному элементу. Выдержка времени производится настройкой проходного сечения дросселя 2.
Пневматическое переключающее устройство состоит (рис. 5.4, в) из дросселя 6, мембраны 4, обратного клапана 5, электромагнита 1, микровыключателя 7, корпуса 3. Работа реле сводится к следующему. При записи информации по-
дается импульс тока в электромагнит 1, электромагнит срабатывает и штангой 2 прогибает мембрану, как это показано на рисунке. Воздух из камеры выбрасывается через клапан 5. После окончания действия электромагнита мембрана стремится занять устойчивое положение. В камере создается разрежение и воздух засасывается через дросселируемое отверстие 6. Таким образом, скорость движения мембраны в исходное положение будет зависеть от количества воздуха, поступающего через это дросселируемое отверстие: чем оно больше, тем быстрее воздух будет наполнять камеру, тем быстрее мембрана займет нижнее крайнее положение, и наоборот. Регулировка площади сечения отверстия (времени срабатывания реле) производится дросселем 6. Как только мембрана со штангой займет нижнее положение, срабатывает микровыключатель 7, замыкая цепь, и на выходе (через определенное время с начала подачи сигнала записи) появляется сигнал информации. Регулировка времени срабатывания таких реле составляет 0,5... 180 с.
Электронное реле времени. Главными элементами этого устройства являются транзистор (рис. 5.5), конденсатор С и резистор R2. При отсутствии входного сигнала К1вх транзистор VT закрыт, катушка реле К2, включенная в коллекторную цепь транзистора, обесточена, контакт К2 разомкнут, цепь управления У обесточена.
При подаче входного сигнала (контакт К1вх включен) отрицательный потенциал подается на базу транзистора VT, который отпирается. При этом срабатывает выходное реле К2 и его контакт. Появляется сигнал на выходе. Одновременно с этим конденсатор С заряжается через диод VD до напряжения питания Ек. При снятии входного сигнала (выключение К1вх) транзистор некоторое время, определяемое временем разряда конденсатора С, будет открыт и на выходе сохранится сигнал. Конденсатор разряжается через R1 переход — база — эмиттер и сопротивления R2. После разряда конденсатора С транзистор VT запирается и реле возвращается в исходное состояние, размыкая выходной контакт К2. Выдержка времени регулируется изменением R2 и С. Чем больше сопротивления R2 и емкость С, тем больше выдержка во времени. Выдержка времени может быть у таких реле от долей до сотен секунд.