книги из ГПНТБ / Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник

в устройствах автоматического управления. Для начертания схем

же реле отнесены на чертеже далеко друг от друга. В подобных слу­ чаях удобна следующая цифровая маркировка: обмотку реле обо­ значают буквой Р, а контакты — буквой К с двумя числами, из кото­ рых первое число означает номер реле, а второе, отделенное дефи­ сом, — номер обмотки или контакта. Например, К12-4 — четвертые контакты двенадцатого реле, Р5-2 — вторая обмотка пятого реле и т. п. Буквами КВ обозначают концевой, а ПВ — проходной выклю­ чатели.

Т а б л и ц а 16.1

Условное обозначение Наименование

»размыкающий (KP)

»переключающий (КП)

— £

Кнопка включения

»выключения

—

Выключатель (ключ)

—=Hd,

КЗ с выдержкой времени при отпускании -

KP с выдержкой времени при срабатывании и отпускании

380

Схему И на п входов выполняют путем последовательного включе­ ния замыкающих контактов п реле. На рис. 16.1, а дана такая схема на три входа. Напряжение на выходе схемы появляется только при замыкании всех контактов, т. е. при подаче сигналов (токов), А, В, С в обмотки всех трех реле:

Р — А • В • С.

На размыкающих контактах этих реле, включенных последователь* но (рис. 16.1, б), осуществляется операция ИЛИ с отрицанием:

Р = А + В + С.

Логическую операцию ИЛИ на п входов выполняют параллельным включением замыкающих контактов п реле. На рис. 16.1, в приведена схема на три входа А, В и С. Напряжение на выходе появится при за­ мыкании любого из контактов, т. е.

Р = А + В + С.

381

На размыкающих контактах этих реле может быть осуществлена операция И с отрицанием, если включить эти контакты параллельно

(рис. 16.1, г):,

Р = ~А + £ + с = АВС:

Операцию НЕ производят путем размыкающего контакта реле, включенным последовательно с выходом (рис. 16.1, д):

'Р = А.

При составлении схем простейших логических операций рассмот­ ренным методом минимальное число реле равно числу входных величин

и, как правило, не зависит от количества выполняемых операции, так как почти всегда удается подобрать реле, имеющее достаточно большое число замыкающих и размыкающих контактов.

Логическая схема, осуществляющая операцию ПАМЯТЬ, пред­ ставляет собой р е л е с с а м о б л о к и р о в к о й . Ее широко при­

пускания кнопки Вкл цепь обмотки остается замкнутой через К1-1 до тех пор, пока она не будет прервана кратковременным нажатием на кнопку Откл. При этом реле приходит в нормальное состояние.

Если за входную величину А принять состояние кнопки Вкл, а за величину В — кнопки Откл, за выходную величину Р схемы принять состояние замыкающих контактов К1-2 этого реле, то поведение схе­ мы можно охарактеризовать выражением

Р = (А + С)В,

где за С принято состояние блок-контакта /(/-/.

382

В з а и м о б л о к и р о в к у (рис. 16.2, б) применяют для пред­ отвращения срабатывания одного реле, если в этот момент времени уже сработало другое реле. Одновременное срабатывание обоих реле может привести к выходу системы из строя (например, одновременная подача на двигатель напряжений левого и правого вращения). Для осуществления взаимоблокировки размыкающие контакты одного ре­ ле, например /(/-/, включают в цепь обмотки другого реле.

При включении В1 срабатывает реле Р1 и контактами К.1-1 раз­ мыкает цепь реле Р2, так что при включенном В1 замыкание выклю­ чателя В2 не может привести к срабатыванию реле Р2. Аналогично действуют контакты К.2-1 в цепи обмотки реле Р1.

К о н т а к т о р ы — это электромагнитные аппараты для вклю­ чения и отключения силовых цепей с током от 10 до нескольких сотен ампер и напряжением до нескольких сотен вольт. Контакторы постоян­ ного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и имеют обмотку, питающуюся, как правило, постоянным током. Кон­ такторы переменного тока предназначены для коммутации цепей пере­ менного тока; их обмотка, как правило, питается переменным напря­ жением. Число цепей, которыми управляют контакторы (число глав­ ных контактов), обычно от 1 до 5 в зависимости от вида контактора. Главные контакты бывают как замыкающими, так и размыкающими. Помимо главных контактов контакторы имеют дополнительные мало­ мощные блок-контакты, которые используются для самоблокировки, включения удерживающих обмоток (см. рис. 14.13, а) и коммутации дополнительных цепей. Контакторы большой мощности имеют дугогасительные средства (см. § 14.4).

В каталогах контакторы сгруппированы по роду коммутируемого тока. Вы­ бор их производят, исходя из напряжения в цепи главных контактов, необходи­ мого количества и вида главных и блок-контактов, а также величины и длитель­ ности протекания тока нагрузки.

М а г н и т н ы е п у с к а т е л и — вид контакторов, применяе­ мых для включения трехфазных асинхронных двигателей. Различают пускатели магнитные нереверсивные (ПМ) и реверсивные (ПМР), изменяющие направление вращения двигателя. В цепях управления пускателей применяют само- и взаимоблокировку (рис. 16.3). Для защиты двигателей от перегрева в пускателях использованы биметал­ лические тепловые автоматы защиты, которые допускают протекание

333

кратковременных пусковых токов двшателей, но размыкают цепь при небольших длительных перегрузках. Наличие тепловой защиты в двух фазах обеспечивает надежность защиты при несимметричных режимах работы.

Рис. 16.3. Схемы магнитных пускателей:

Магнитные пускатели выбирают по мощности двигателя, управляемого пускателем, с учетом напряжения сети (127, 220, 380 или 660 в) и режима работы (длительный или повторно-кратковременный). Для бесконтактного управления двигателями применяют силовые магнитные усилители [1.21).

§ 16.2. БЕСКОНТАКТНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Для повышения надежности работы автоматические устройства выполняют не на электромеханических реле, а на бесконтактных эле­ ментах, из которых наиболее надежными являются магнитные [3.111.

В основу работы логических магнитных элементов положен прин­ цип действия быстродействующих усилителей на одном сердечнике (см. § 5.1). Применение этих усилителей в комбинации с диодами по­ зволяет совместить логические операции с усилением, необходимым при работе с большим числом логических элементов.

Бесконтактные логические магнитные элементы создают на осно­ ве схемы рис. 16.4, а. При отсутствии сигнала на входе UBX в управ­ ляющий полупериод через диоды Д ъ открытый постоянно действую­ щим смещением + Н СМ, и Д у опорное напряжение Uonприкладывается к wy и размагничивает сердечник на АВу тах « 2Вг.

Напряжение схемы Uc весь рабочий полупериод уравновешивает­ ся падением на wp, и Нвых близко к нулю. При подаче сигнала UBX

период не размагничивается, и в рабочий полупериод на выход (/вых

384

тельному элементу, или на вход следующего элемента. Ее действие аналогично релейной схеме 16.1, в.

Элемент НЕ имеет одну входную цепь, а сигнал на его выходе по­ является только в том случае, если нет сигнала на входе. Действие этого элемента аналогично работе релейной схемы рис. 16.1, д. Он выполнен по схеме рис. 16.4, а, в которой отсутствует диод Д ъ а вмес­ то напряжения (/0п на эти же зажимы подается сигнал Ь пх.

Элемент ПАМЯТЬ имеет два входа и характеризуется тем, что при кратковременной подаче сигнала на первый вход напряжение на вы­ ходе появляется и остается до тех пор, пока не будет подан, хотя бы кратковременно, сигнал на второй вход. Этот элемент аналогичен реле с самоблокировкой (ср. рис. 16.2, а) и может быть выполнен в не­ скольких вариантах, один из которых на двух элементах ИЛИ и двух элементах НЕ схематически изображен на рис. 16.4, 3. На каждый элемент входной сигнал может поступать или по цепи входа, или по цепи обратной связи с выхода другого элемента НЕ, за счет чего и осу­ ществляется самоблокировка.

После подачи £/вх1 появится сигнал на выходе схемы, который бу­ дет продолжать поступать на вход НЕ1, размагничивая сердечник НЕ1 после прекращения подачи UBxl. С подачей сигнала Пвх2 прекра­ тится подача напряжения как на выход схемы, так и на вход НЕ1 и появившийся сигнал на выходе НЕ1, поступая на вход НЕ2, будет продолжать размагничивать сердечник НЕ2 и после прекращения подачи Пвх2. Схема останется выключенной до нового момента подачи Нвх1.

В отличие от перечисленных элементов элемент ВЫДЕРЖКА ВРЕ­ МЕНИ выполняют на двух сердечниках, охваченных короткозамкну­ той обмоткой, через которую осуществляется взаимное влияние сер­ дечников [ср. выражение (3.43) ] и искусственно увеличивается инер­ ционность усилителя. Меняя величину сопротивления в цепи короткозамкнутой обмотки, можно изменить выдержку времени в пределах 0,2—5 сек. Этот магнитный элемент подобен реле с выдержкой времени.

Калининским заводом электроаппаратуры выпускается серия элементов ЭЛМ (элементы логические магнитные), предназначенных для работы в закрытых помещениях или в шкафах при температуре окружающей среды — 35 — 50° С и относительной влажности до 80% (табл. 16.2). Причем окружающая среда мо­ жет содержать химически активные газы и пары.

386

Элементы ЭЛМ характеризуются следующими основными техническими дан­ ными:

1)напряжение питающей сети 127, 220 и 380 в частотой 50 гц;

2)напряжение питания внутренних цепей элементов 6, 12 и 24 в перемен­ ного тока;

3) входное напряжение 7—10 в переменного или постоянного тока или 3,5 в однополупериодного тока, которое должно быть синфазным с напряжением питания управляющих цепей. Входная мощность одного элемента около 10 мет:

4)время включения или выключения равно 0,5—1,5 периода частоты пи­

тания;

5)выходное напряжение элемента однополупериодное 2,5—5 в и зависит от нагрузки. Выходной мощности элемента достаточно для питания десяти других

элементов такого же типа или одного из магнитных усилителей, работающих с элементами ЭЛМ.

Калининский завод выпускает магнитные усилители четырех габаритов.

с промежуточным реле постоянного тока, мощность контактов которого доста­ точна для управления мощными электромагнитами или контакторами.

Каждый магнитный логический элемент выполнен в прямоугольном пласт­ массовом корпусе. Все детали элемента (сердечник, выпрямители и сопротивле­ ния) после монтажа заливают компаунднои массой. Монтаж элементов произво­ дят на общих панелях пайкой или с помощью штепсельных разъемов. Габариты элемента 100X55X30 мм3.

Заводом разработана также усовершенствованная унифицированная систе­ ма логических элементов «Логика», которая выпускается на базе и взамен логи­ ческих элементов серии ЭЛМ.

Составление схем на магнитных логических элементах возможно либо механически — путем перевода на бесконтактную схему предва­ рительно составленной релейно-контактной схемы, либо составле­ нием бесконтактной схемы непосредственно по циклограмме работы механизма с учетом особенностей магнитных логических элементов.

Магнитные логические элементы особенно целесообразно приме­ нять в тех случаях, когда требуется высокая надежность и скорость срабатываний (автоматическое управление станками, автоматически­ ми линиями, конвейерами, прокатными станами, доменными и стале­ плавильными процессами и т. п.), или при работе в тяжелых атмо­ сферных условиях и агрессивных средах.

§16.3. БЕСКОНТАКТНЫЕ МАГНИТНЫЕ РЕЛЕ (БМР)

В§ 16.2 были рассмотрены бесконтактные магнитные элементы, заменяющие электромеханические реле в схемах управления. Их вы­ полняют на одном сердечнике по принципу быстродействующих маг­ нитных усилителей с выходной мощностью, не превышающей 100 мет.

Для замены электромагнитных контактных реле большей мощ­ ности применяют магнитные усилители в релейном режиме работы, выполненные на двух сердечниках по схемам как с внешней ПОС, так и с самонасыщением (см. гл. III).

Предположим, что идеализированная характеристика магнитного усилите­ ля с внешней обратной связью в релейном режиме работы имеет вид, показанный на рис. 16.5. Определим связь между следующими параметрами БМР: током сра­ батывания / сраб. током отпускания / 0тп> максимальным током нагрузки, рав-

ным в идеальном случае / кз, минимальным током нагрузки, равным /**, и током нагрузки при / у = 1отп> обозначенным /н-отп-

Д/„

=-г-----—, видно, что

*I ПОС

В зависимости от величины напряженности смещения бесконтакт­ ное магнитное реле, выполненное на базе нереверсивного магнитного усилителя по схемам рис. 3.3, может заменить любой тип контактно­ го реле.

Без обмотки смещения БМР эквивалентно реле с размыкающим контактом (рис. 16.6, а), так как при отсутствии тока в обмотке wy (Яу = = 0) по нагрузке течет ток, близкий к току / кз.

Если обмотка смещения создает напряженность Ясм (рис. 16.6, б), то БМР эквивалентно реле с замыкающим контактом. В этом случае при отсутствии тока в wy по нагрузке течет ток, близкий к току / н. отп.

Если напряженность смещения БМР перемещает характеристику вход — выход относительно оси Я ^ как на рис. 16.6, в, то БМР пре­ вращается в схему самоблокировки. Положительная напряженность

388

+ Яу «включает» БМР и ток в нагрузке определяется точкой а. При снижении тока управления до нуля БМР остается в состоянии Ь, и в нагрузке продолжает течь ток, близкий к максимальному.

Для «выключения» такого БМР надо подать в обмотку управления

Рис. 16.6. Влияние смещения и типа обратной связи на характеристику реверсивного БМР

БМР, созданное на базе реверсивного магнитного усилителя по схемам рис. 4.1, 4.2 и 4.3 с раздельной обратной связью, имеет харак­ теристику вход—выход (рис. 16.6, д), аналогичную трехпозиционному поляризованному реле.

Если же БМР выполнено по схеме реверсивного магнитного уси­ лителя с общей обратной связью (первые каскады на рис. 4.14 и 7.6), то его характеристика вход — выход (рис. 16.6, г) подобна характе­ ристике двухпозиционного поляризованного реле.

Временные параметры БМР подобно электромагнитным реле оце­ нивают временем срабатывания tCVa6 и временем отпускания ^отп. За время срабатывания или отпускания принимают промежуток времени, в течение которого после скачкообразного изменения постоянного

389