Курсовая. Ботвинский М.С. ЭТ-51. Функциональные части и элементы автоматических устройств
 Скачать 362.35 Kb.
|
|
Функциональные части и элементы автоматических устройств Любое автоматическое устройство состоит из связанных между собой элементов, задачей которых является качественное или количественное преобразование полученного ими сигнала. Элемент автоматики — это часть устройства автоматической системы управления, в которой происходят качественные или количественные преобразования физических величин. Помимо преобразования физических величин элемент автоматики служит для передачи сигнала от предыдущего элемента к последующему. Элементы, входящие в автоматические системы, выполняют различные функции и в зависимости от функционального назначения подразделяются на воспринимающие, преобразующие, исполнительные, задающие и корректирующие органы (элементы), а также на элементы сложения и вычитания сигналов. Воспринимающие органы (чувствительные элементы) предназначаются для измерения и преобразования контролируемой или управляемой величины объекта управления в сигнал, удобный для передачи и дальнейшей обработки. Примеры: датчики для измерения температуры (термопары, терморезисторы), влажности, частоты вращения, силы и т. д. Усилительные органы (элементы), усилители — устройства, которые, не изменяя физической природы сигнала, производят лишь усиление, т.е. увеличение его до требуемого значения. В автоматических системах применяются механические, гидравлические, электронные, магнитные, электромеханические (электромагнитные реле, магнитные пускатели), электромашинные усилители и т. и. Преобразующие органы (элементы) преобразуют сигналы одной физической природы в сигналы другой физической природы для удобства дальнейшей передачи и обработки. Примеры: преобразователи неэлектрических величин в электрические. Исполнительные органы (элементы) предназначаются для изменения значения управляющего воздействия на объекте управления, если объект представляет собой единое целое с управляющим органом, либо для изменения входных величин (координаты) регулирующего органа, который также следует рассматривать как элемент автоматичсеких систем. По принципу работы и конструкции исполнительные и регулирующие элементы многообразны. Примеры: нагревательные элементы в системах управления температурой, вентили и клапаны с электрическим приводом в системах регулирования расхода жидкости и газа и т. д. Задающие органы (элементы) предназначены для задания требуемого значения управляемой величины. Корректирующие органы (элементы) служат для коррекции автоматических систем с целью улучшения их работы. В зависимости от функций, выполняемых элементами автоматики, их можно разделить на датчики, усилители, стабилизаторы, реле, распределители, двигатели и др. Датчик (измерительный орган, чувствительный элемент) — элемент, преобразующий одну физическую величину в другую, более удобную для использования в автоматическом устройстве. Наиболее распространены датчики, преобразующие неэлектрические величины (температуру, давление, расход жидкости и т. д.) в электрические. Среди них различают датчики параметрические и генераторные. Параметрическими называют такие датчики, которые преобразуют измеряемую величину в параметр электрической цепи — ток, напряжение, сопротивление и т. д. Например, температурный контактный датчик преобразует изменение температуры в изменение сопротивления электрической цепи от минимального при замкнутых до бесконечно большого при разомкнутых контактах. Таким элементом является датчик температуры, устанавливаемый в бытовых утюгах. Отличия параметрических датчиков от генераторных В параметрических датчиках под воздействием входного сигнала изменяется какой-либо параметр датчика (сопротивление, емкость, индуктивность) и соответственно его выходной сигнал. Для их работы требуется внешний источник энергии. Генераторные датчики под действием входного сигнала генерируют эдс и не требуют дополнительного источника энергии. Другие элементы автоматики Усилитель — элемент, в котором входная и выходная величины имеют одинаковую физическую природу, но преобразуются в количественном отношении. Эффект усиления получается в результате использования энергии источника питания. В электрических усилителях различают коэффициент усиления по напряжению ku = Uвых/Uвх, коэффициент усиления по току ki=Iвых/Iвх и коэффициент усиления по мощности kp=kuki. Усилителем может служить любой электромашинный генератор. Небольшое изменение возбуждения приводит в нем к значительному изменению выходного сигнала — тока или напряжения нагрузки. Источником энергии служит двигатель, приводящий генератор во вращение. Примеры усилителей, ранее активно использовавшихся в электроприводе: электромашинные усилители, магнитные усилители. В настоящее время для этих целей активно используются усилители и преобразователи на тиристорах и транзисторах с большой частотой коммутации. Стабилизатор — элемент автоматики, обеспечивающий практически неизменное значение выходной величины при изменении входной величины в заданных пределах. Основной характеристикой стабилизатора является коэффициент стабилизации, показывающий, во сколько раз относительное изменение входной величины больше относительного изменения выходной величины. В электротехнических устройствах используют стабилизаторы тока и напряжения. Подробнее о стабилизаторах читайте здесь: Феррорезонансные стабилизаторы напряжения и Электронные стабилизаторы напряжения Реле — элемент, в котором при достижении определенной входной величины выходная величина изменяется скачком. Реле прнменяют для фиксации определенных значений входной величины, усиления сигнала, одновременной передачи сигнала в несколько электрически не связанных цепей. Наиболее распространены различные конструкции электромагнитных реле управления. Распределитель — элемент автоматики, обеспечивающий поочередную коммутацию цепей для передачи сигнала. Распределение чаще всего используют в электрических цепях. Примером распределителя служит шаговый искатель. Двигатель — механизм, преобразующий энергию какого-нибудь вида в механическую. Наиболее часто в устройствах автоматики используют электрические двигатели, но применяют и пневматические. В автоматике самыми распространенными устройствами такого типа являются шаговые двигатели. Передатчик — устройство, предназначенное для преобразования одной величины в другую, удобную для передачи по каналу связи. Помимо основной функции передатчик обычно осуществляет кодирование преобразованной величины, позволяющее рационально использовать каналы связи и уменьшить влияние помех на передаваемый сигнал. Приемник — устройство, преобразующее сигнал, полученный но каналу связи, в величину, удобную для восприятия элементами системы автоматики. Если при передаче сигнал кодируют, в приемник входит декодирующее устройство. Приемники и передатчики активно используются в системах телеуправления и телесигнализации. - Электромагнитное реле РТ-40, которое еще довольно много используется в схемах релейной защиты для отключения аварийного участка сети или неисправного оборудования. Это реле действует при возрастании тока в его обмотке и поэтому оно называется максимальным. Принцип действия: Проходящий по обмотке электромагнита ток создает намагничивающую силу под действием которой возникает магнитный поток, замыкающийся через сердечник электромагнита, воздушный зазор и якорь. Якорь намагничивается и притягивается к полюсу электромагнита. Переместившись в конечное положение, якорь своими подвижными контактами замыкает неподвижные.  Чем сильнее сжата пружина тем больший ток требуется для срабатывания реле. Выставляя по шкале стрелкой ток уставки мы сжимаем или ослабляем пружину препятствующую притягиванию якоря к сердечнику. Дале привожу фотографии реле РТ-40  Реле на фото без стеклянного корпуса. На этом фото вид реле сверху. Хорошо видны подвижные и не подвижные контакты, шкала уставок и стрелка задачи уставки (тока срабатывания реле). Обратите внимание, что на шкале с левого и с правого краев обозначены коэффициенты «х1» и «х2» и в зависимости от соединения обмоток электромагнита значения на шкале уставок умножаются на 1 или на 2. На фото с низу хорошо видны выводы обмоток электромагнита :  Если перемычка стоит между второй и третьей клеммой, то коэффициент «1», если две перемычки между первой и второй клеммой и третьей и четвертой, то коэффициент «2». Таким образом для приведенного на фото реле максимальная уставка 10А., т.е. в маркировке реле РТ-40/10 вторе число обозначает максимальный ток уставки. Первое реле в этом ряду РТ-40/0,2. Оно часто используется для защиты от замыкания на землю. Последнее реле в ряду выпускаемых РТ-40/100. В схемах защиты возможно как прямое подключение реле, так и через трансформаторы тока. Следует помнить, что при прямом подключении, ток протекающий через реле недолжен превышать 16А. Наиболее часто реле подключается через трансформаторы тока. Самая распространенная схема подключения – схема «неполная звезда». Коэффициент схемы «1»:  Первая схема с четырьмя реле: КА1 и КА 3 – защита от перегруза (максимальная токовая защита), а КА2 и КА4 – «отсечка» Различие вышеуказанных защит заключается в способе обеспечения селективности . Селективность – способность защиты отключать только поврежденный участок цепи. В первом случае селективность достигается с помощью выдержки времени, во втором выбором тока срабатывания. В РТ-40 нет механизма, обеспечивающего выдержку времени, поэтому при использовании ее для защиты от перегруза необходимо в паре с ней применять реле времени. На другой стороне реле расположены клеммы контактов реле:  Первая и вторая клемма – нормально разомкнутый контакт; третья четвертая – нормально замкнутый. При срабатывании реле нормально разомкнутые контакты замыкаются, а нормально замкнутые размыкаются. |