8.2. Реле выдержки времени и программные устройства

Реле выдержки времени предназначены для создания определенной временной задержки при передаче сигнала от одного элемента автоматики к другому.

Программное устройство представляет собой разновидность реле выдержки времени и имеет обычно несколько независимых выдержек времени сравнительно большой величины.

Реле выдержки времени изготовляются с электрическими, пневматическими и гидравлическими воспринимающими органами и с электрическими, механическими, пневматическими, гидравлическими' и другими устройствами замедления. Наибольшее распространение получили реле с электрическими воспринимающими органами, реагирующие на сигналы постоянного или переменного тока.

Для создания сравнительно небольшой выдержки времени (до 5 сек) часто применяются простейшие схемные методы, замедляющие нарастание или спадание токов в обмотке электромагнитного реле постоянного тока при помощи резисторов, конденсаторов, полупроводниковых диодов, дросселей и короткозамкнутых витков или колец.

На рисунке 8.5 показаны схемные способы замедления электромагнитного реле Р при срабатывании и отпускании. При большом числе витков обмотки реле весьма эффективным методом является шунтирование обмотки активным сопротивлением или диодом (рис.8.5 а и б). Сущность такого метода состоит в том, что э.д.с. самоиндукции, возникающая в обмотке реле после его отключения ключом К, поддерживает протекание тока, в прежнем направлении. Этот ток, замыкаясь через шунтирующее сопротивление R, медленно убывает, а якорь реле некоторое время остается в притянутом состоянии.

Выдержка времени на отпускание реле может быть определена по формуле:

,

где R_pиL— соответственно активное сопротивление и индуктивность обмотки реле в положении покоя, то есть при максимальном рабочем зазоре;I_тр— ток трогания якоря реле при срабатывании.

Следует заметить, что шунтирующее сопротивление вызывает дополнительный расход мощности. Этот недо­статок устранен в схеме с шунтирующим диодом Д, включенным навстречу питающему напряжению. Кроме того, схема с диодом позволяет получить большую выдержку времени, поскольку диод включен в проводящем направлении и в уравнении, сопротивление R= 0.

На рисунке 8.5 в представлена схема, в которой после замыкания ключа К протекает большой ток заряда емкости С, а напряжение U_вхпочти полностью гасится на резистореR. По мере заряда емкости ток в обмотке реле возрастает до определенного значения, при котором реле срабатывает. Продолжительность времени задержки срабатывания зависит от постоянной времени цепи и может изменяться в широких пределах подбором соответствующей емкости конденсатора С и сопротивленияR.

8.3. Электрические исполнительные механизмы.

Исполнительные механизмы автоматических устройств предназначены для силового воздействия на регулирующие органы объектов управления. Они классифицируются по виду используемой энергии: электрические, гидравлические и пневматические. В мелиорации обычно применяют электрические и гидравлические механизмы. По характеру воздействия на регулирующий орган различают двухпозиционный, многопозиционные и пропорциональные исполнительные механизмы.

Двухпозиционные выполняют простейшие операции (например, открыть — закрыть), многопозиционные — ступенчатое, пропорциональное и плавное регулирование

Электрические исполнительные механизмы выполняются с электромагнитным (соленоидным) и электродвигательным приводом.

Исполнительные механизмы с электромагнитным при­водом обеспечивают поступательное перемещение регулирующих органов. Они применяются главным образом в электромагнитных клапанах и вентилях для двухпозиционного регулирования. Чтобы открыть клапан и вентиль, питание подают на катушку электромагниту которая втягивает сердечник, связанный с запорным органом вентиля. Закрытие вентиля происходит под действием пружины при отключении катушки электромагнита.

Для снижения потребления электроэнергии эти механизмы оснащаются механическими защелками, удерживающими сердечник при открытом вентиле и отключении питания катушки. Закрытие происходит за счет подачи импульса тока в маломощную катушку электромагнита освобождения защелки.

В электродвигательных исполнительных механизмах для привода используются одно- и двухфазные двигатели переменного тока, асинхронные трехфазные, синхронные, двигатели постоянного тока и сельсины.

На рисунке приведена схема двухпозиционного исполнительного механизма с электродвигательным приводом типа ДР-1М, который состоит из конденсаторного двигателя I и контактного управляющего устройства II. Двигатель имеет две статорные обмотки 3 и 4. В одну из них включен конденсатор для смещения фазы протекаемого тока и получения вращающегося магнитного поля. С валом ротора 2 кинематически связан ползунок 5 контактного управляющего устройства. В исходном положении ползунок находится на одном из контактов 8 или 9, выступающих над контактной пластиной 6. Когда ползунок размещен на контакте 8 и замыкается вверх контакт датчика 1, управляющего исполнительным механизмом, получают питание обмотки двигателя и он начинает вращаться. Ползунок сходит с контакта 8 на пластину 6, но цепь питания двигателя остается замкнутой за счет перемыкания ползунком пластин 6 и 7. Сделав полоборота, ползунок окажется на контакте 9 и двигатель остановится. При переключении контакта датчика 1 вниз, двигатель вновь получает питание и вращаясь, переместит ползунок на полоборота до размещения на контакте 8. Двигатель всегда вращается в одном направлении, а направление движения регулирующего органа изме­няется за счет внешних кинематических связей между исполнитель­ным механизмом и регулирующим органом.

Механизм ДР-М отличается от механизма ДР-1М возможностью сочленения с регулирующим органом не только с помощью диска, совершающего вращательное движение, но и штоком, переме­щающимся поступательно.

В системах пропорционального регулирования применяют ис­полнительные механизмы ПР-1М, ПР-М и МЭО. Для привода исполь­зуются конденсаторные двигатели, но в отличие от механизмов ДР предусмотрена возможность реверсирования. Реверсирование про­исходит за счет переключения конденсатора С из одной цепи обмотки двигателя в другую конечными выключателями К1 и К2

Для дистанционного контроля положения и устройства обратной связи механизмы оснащаются блоками с индуктивными, резистивными датчиками и микропереключателями положения.

Исполнительные механизмы ПР, ДР и МЭО широко используются для привода поворотных дисковых затворов. В качестве привода задвижек и затворов перегораживающих сооружений применяются многооборотные электрические исполнительные механизмы.

2. Технические характеристики двигателей исполнительных механизмов М, А, Б, В, Г, Д

Показатели	Тип механизма
	М	А	Б	В	Г	Д
Мощность двигателя, кВт Частота вращения двигателя, об/мин	0,03 1300	0,12 0,18 1400	0,6 1,3 1300	3,0 4,0 1350	4,0 7,5 1350	7,5 - 1300

В мелиоративной практике наиболее распространены унифици­рованные исполнительные механизмы типов М, А, Б, В, Г, Д, Они принципиально однотипны и отличаются по габаритам, мощности двигателя и несущественными конструктивными изменениями. Как приводные двигатели в механизмах используют асинхронные трехфазные двигатели с повышенным скольжением и фланцевым креплением. Двигатель связан с запорным органом задвижки червячным редуктором (в механизмах М и А цилиндрическим). Ме­ханизм имеет стрелку местного указателя положения, кинематически связанную с приводным валом, и потенциометр дистанционного ука­зателя. Защищается механизм от перегрузок муфтой ограничения крутящего момента или реле максимального тока.

Предусматриваются штурвал ручного привода и механическая блокировка, которая при включении ручного привода отсоединяет вал двигателя от вала червячного редуктора, и напротив, при сочленении двигателя с редуктором расщепляется его кинематическая связь со штурвалом ручного привода.

Электрические исполнительные механизмы также применяют для привода плоских щитовых затворов перегораживающих сооружены. Промышленностью серийно выпускаются винтовые подъемники типа В-73 с асинхронным трехфазным приводом. Двигатели соединяются через редуктор с грузовыми гайками привода грузовых подъемных винтов с трапецеидальной резьбой. Для местного отсчета и дистанционных измерений установлены датчики положения затвора. В подъемниках предусмотрена рукоятка ручного подъема.

Техническая характеристика приводных двигателей винтовых подъемников приведена в таблице 3.

3. Техническая характеристика приводных двигателей винтовых подъемников В-73

Показатели	Тип
	1ЭВ	2,5ЭВ	5ЭВД	5ЭВ	10ЭВД	10ЭВ	20ЭВД	20ЭВ
Мощность двигателя, кВт	0,4	0,6	1,0	1,0	1,3	1,3	2,0	2,0
Частота вращения, об/мин	880	880	870	870	870	870	900	900
Продолжительность подъема на 1 м двигателем, мин	8	8	8	5	5	6	6	6
Продолжительность подъема на 1 м вручную, мин	3	7	9	15	19	20	40	33

Рис. 8.7. Регулятор уровня с мембранным исполнительным механизмом:

1 — выпускная труба; 2 — рабочая камера; 3 — мембрана; 4 — рабочий клапан; 5 — дроссельная трубка; 6 — входная дроссельная трубка; 7 — гибкая трубка; 8 — по­плавковая камера; 9 — поплавок.