Щербаков В.С. и др. Элементы автоматики и системы автоматического управления - файл n1.doc

приобрести
Щербаков В.С. и др. Элементы автоматики и системы автоматического управления
скачать (618.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc619kb.18.09.2012 19:56скачать

n1.doc

  1   2   3


ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ И СИСТЕМЫ




АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ



Методические указания к лабораторным работам



Министерство образования РФ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия


(СибАДИ)

Кафедра автоматизации производственных


процессов и электротехники


ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ И СИСТЕМЫ




АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ



Методические указания к лабораторным работам

Составители: В.С. Щербаков, А-й А. Руппель,

А-р А. Руппель, В. А. Глушец







Омск

Издательство СибАДИ


2003




УДК 681.521


БКК 38.816

Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. С. И. Барайщук

Работа одобрена методической комиссией факультета ТТМ в качестве методических указаний по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Управление техническими системами» для специальностей 150200, 240900, 170900, 061100, 210200.

Элементы автоматики и системы автоматического управления: Методические указания к лабораторным работам/ Сост.: В. С. Щербаков, А-й А. Руппель, А-р А. Руппель, В. А. Глушец. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003.– 44 с.


Приведены основные теоретические положения по элементам автоматики и системам автоматического управления, описывается методика проведения лабораторных работ. Предназначены для студентов, выполняющих лабораторные работы, а также могут быть полезны при курсовом и дипломном проектировании.

Ил. 17. Табл. 11. Библиогр.: 4 назв.


© Издательство СибАДИ, 2003



Содержание



Лабораторная работа № 1. Исследование магнитного усилителя - - - - 4

Лабораторная работа № 2. Изучение различных режимов работы

сельсинной пары - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12

Лабораторная работа №3. Изучение и исследование характеристик

электромагнитных реле - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18

Лабораторная работа № 4. Изучение и исследование автоматического

электронного потенциометра- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 30

Лабораторная работа № 5. Исследование работы следящего

привода - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 37

Библиографический список - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 42

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО УСИЛИТЕЛЯ



Цель работы: ознакомление с принципом работы, конструкцией и снятие статических характеристик магнитного усилителя с внутренней обратной связью.


  1. Принцип работы и рабочий процесс в магнитном усилителе с внутренней обратной связью


В системах автоматики довольно широкое применение находят магнитные усилители (МУ), работа которых основана на нелинейных свойствах некоторых ферромагнитных материалов. Широкому распространению МУ способствуют такие их качества, как надежность в эксплуатации и длительный срок службы; нечувствительность к механическим воздействиям (ускорениям, ударам, вибрациям), изменениям температуры среды, радиации; высокая перегрузочная способность; большой коэффициент усиления, высокий КПД.

Среди большого числа разновидностей МУ наиболее широкое применение находят МУ с внутренней обратной связью*. Принцип работы такого усилителя можно уяснить на примере однополупериодного МУ с резистивной нагрузкой (рис. 1.1).

Дроссель МУ выполняется на сердечнике тороидальной формы из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и содержит 2 обмотки: обмотку управления у и рабочую обмотку р .


__

Рис.1.1. Устройство дросселя и схема включения однополупериодного МУ

________________________________

* В некоторых работах используется термин “МУ с самонасыщением”.

Наводимая ЭДС практически уравновешивает приложенное напряжение, поэтому ток нагрузки в этом интервале, называемый намагничивающим током, относительно мал. Его величина определяется коэрцитивной силой материала сердечника.

Специальные железоникелевые сплавы, из которых преимущественно изготовляют сердечники МУ, имеют коэрцитивную силу порядка 0,03...0,5 А/см, поэтому при числе витков рабочей обмотки в несколько сотен намагничивающий ток имеет порядок в несколько миллиампер.

В момент времени tн = ?н / индукция достигает значения +Bs. Поскольку дальнейший рост ее невозможен, ЭДС самоиндукции ер становится равной нулю, а ток и напряжение на нагрузке резко возрастают. Форма напряжения на нагрузке представляет собой усеченную полуволну синусоиды (рис. 1.2, б). Фазовый угол, соответствующий моменту насыщения сердечника, называют углом насыщения, от него зависит среднее значение напряжения на нагрузке.


Рис.1.2. Перемещение рабочей точки МУ по петле гистерезиса (а) и временная диаграмма (б)
Изменение индукции вызывает появление на зажимах рабочей обмотки ЭДС самоиндукции:

eр = ?р· Q · dB / dt ,

где Q – сечение сердечника.

В свою очередь ?н определяется начальным значением индукции B1, которое является функцией входного тока Iу. При некотором значении Iy = Iy max индукция B1 такова, что время намагничивания сердечника становится равным половине периода, при этом ?н = ?; Uн.ср = 0. Этот режим называют режимом минимального выхода. Уменьшение тока Iy вызывает перемещение точки 1 на петле гистерезиса вверх; время, необходимое для перемагничивания сердечника до индукции +Bs , сокращается, что приводит к уменьшению угла ?н и увеличению напряжения на нагрузке. Если Iy = 0, то перемещения рабочей точки вниз в отрицательные полупериоды не происходит, и к началу очередного положительного полупериода индукция становится равной +Bs. Угол насыщения в этом режиме ранен нулю, а напряжение на нагрузке максимально. Аналитическая зависимость между выходной Uн.ср. и входной Iy величинами достаточно сложна и для практических расчетов неудобна.

Поэтому на практике обычно пользуются характеристиками "вход-выход", снятыми экспериментально (рис. 1.3, кривая 1). В своей средней части такие характеристики достаточно хорошо аппроксимируются прямыми линиями.



Рис.1.3. Характеристики “вход-выход” МУ:

1 – Iсм = 0; 2 – Iсм = Iy max
Такой вид характеристики, когда увеличение абсолютного значения входной величины приводит к уменьшению выходной, не всегда удобен. Поэтому на сердечнике обычно размещают еще одну обмотку – обмотку смещения ?н, ток которой при настройке устанавливается равным Iсм = Iy max и в дальнейшем не изменяется. Обмотка управления включена навстречу обмотке смещения (рис. 1.4),поэтому увеличение управления приводит к снижению общей управляющей намагничивающей силы, а значит, и к увеличению выходного напряжения.

На обмотку управления поступает усиливаемый входной сигнал в виде постоянного напряжения Uy. Рабочая обмотка включается последовательно с нагрузкой Rн. Питание усилителя производится переменным синусоидальным напряжением через диод VD. Для нормальной работы усилителя токи в обмотках ?у и ?см должны быть противоположны.

В отрицательные полупериоды питающего напряжения ток в рабочей обмотке отсутствует (UН = 0), поэтому магнитное состояние сердечника определяется лишь величиной входного тока.



где Ry – сопротивление цепи обмотки управления.

Пусть величина тока управления такова, что к концу отрицательного полупериода индукция в сердечнике равна В1 (точка 1 на петле гистерезиса (рис. 1.2, а)). В начале положительного полупериода к рабочей обмотке через диод прикладывается напряжение Un = Unm sin ?t, вследствие чего сердечник начинает перемагничиваться и индукция возрастает, стремясь к значению +Bs.

Если ?у = ?см, то режим максимального выхода имеет место при Iу = Iсм, а характеристика "вход-выход" смещается вправо и приобретает вид кривой 2 (см.рис.1.3).




Uсм

Рис.1.4. Схема МУ с обмоткой смещения


На практике чаще используются двухполупериодные МУ. Дроссель такого усилителя (рис. 1.5) выполняется на двух сердечниках Qа и Qв, рабочие обмотки ?ра, ?рв расположены каждая на своем сердечнике, обмотки смещения и управления являются общими и охватывают оба сердечника.





Рис.1.5. Конструкция дросселя двухполупериодного МУ


Напряжение на нагрузке такого МУ при прочих равных условиях вдвое больше, чем однополупериодного:
,

а коэффициент пульсации – вдвое меньше. Кроме дросселя, двухполупериодный МУ содержит 2 или более диодов. В зависимости от способа соединения рабочих обмоток МУ может иметь выход постоянного или переменного тока.


2. Описание лабораторного стенда


Лабораторный стенд содержит двухполупериодный магнитный усилитель, блок питания с силовым трансформатором и выпрямителем и измерительными приборами для измерения токов нагрузки, управления, смещения и входного напряжения.

Схема для испытания МУ приведена на рис. 1.6.

В качестве нагрузки при испытании МУ применяется осветительная лампа 24 В, З0 Вт или двигатель постоянного тока. Резисторы переменного сопротивления R1, R2 включенные потенциометрами, служат для регулирования токов смещения и управления.




Рис.1.6. Схема испытания МУ
3. Вопросы для допуска к работе
1. На чем основана работа магнитного усилителя?

2. Перечислите преимущества и недостатки магнитного усилителя.

3. Какие материалы применяются для сердечника дросселя магнитного усилителя?
4.3адание


  1. Изучить конструкцию, схему включения и рабочий процесс двухполупериодного МУ. Снять и построить характеристики управления МУ:

Iн = f2(Iy), при Icm = const.

  1. Рассчитать и построить зависимость выходной мощности МУ от входной мощности.

  2. Определить коэффициенты усиления по току и мощности .

  3. Определить примерный диапазон регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока, используемого в качестве нагрузки МУ.



5. Порядок выполнения работы


  1. Установить переключатель S1 в положение "Резистивная нагрузка" и включить стенд. Ручками резисторов R1 и R2 установить нулевые значения токов управления и смещения.

  2. Не меняя положения ручки R1, снять зависимость Iн = f1(Iу).

  3. Установить величину тока смещения Icм = 5 mA. Изменяя Iу от 0 до максимального значения, снять зависимость Iн = f2(Iy). Продолжить снятие характеристик при Iсм = 10, 15, 20, 25 mA. Результаты измерений и вычислений заносятся в табл. 1.1.


Таблица 1.1

.

Iсм ,

мА

Iy ,

мА

Py ,

Вт

Iн ,

А

Uн ,

В

Pн ,

Вт

0

0

5

10

15

20

25













5

0

5

10

15

20

25













10

0

5

10

15

20

25













и т. д.

















Примечание. Мощности управления и нагрузки рассчитываются по формулам:

Py = Iy2 Ry , Pн = Uн ·Iн ,
где Rу – сопротивление цепи управления, Ry = 500 Ом.


  1. Включить в качестве нагрузки двигатель постоянного тока и повторить измерения. Результаты занести в таблицу. Определить ориентировочно диапазон устойчивого регулирования скорости вращения:



  1. По данным табл. 1.1 построить характеристики управления Iн = fn(Iy) и зависимости Рн = fn(Ру).

  2. Пользуясь построенными характеристиками, определить коэффициенты усиления по току к мощности:

, .
6. Содержание отчета


  1. Наименование работы и ее цель.

  2. Задание.

  3. Электрическая схема испытания МУ.

  4. Табл.1.1 с результатами измерений и вычислений.

  5. Характеристики управления и график зависимости IH = f( Iy ) и Рн = f(Py) с расчетами коэффициентов усиления.

  6. Результаты определения диапазона регулирования двигателя.


7. Вопросы к защите


  1. В чем преимущества двухполупериодного МУ перед однополупериодным?

  2. Какова роль обмотки смещения МУ?

  3. Какие основные требования предъявляются к материалу магнитопровода МУ?

  4. Что изменится в магнитном усилителе, если потребуется усиление разности двух сигналов?


Лабораторная работа №2
ИЗУЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЕЛЬСИННОЙ ПАРЫ
Цель работы: ознакомление с принципом действия сельсинов и основными режимами их работы, снятие характеристик выходного напряжения в зависимости от угла поворота ротора сельсина-датчика при работе в трансформаторном режиме.
1. Принцип работы и область применения сельсинной пары
Сельсин представляет собой миниатюрную электрическую машину, в обычном исполнении сходную с синхронным генератором или двигателем.

Конструктивное исполнение их может быть различным. Преимущественное применение получили сельсины с однофазной первичной и трехфазной вторичной обмотками. Однофазная первичная и трехфазная вторичная обмотки могут располагаться соответственно как на роторе, так и на статоре. Чаще всего ротор сельсина имеет одну обмотку, а статор – три обмотки, оси которых сдвинуты на 120° одна относительно другой.

Сельсины всегда работают попарно. Один из сельсинов называется сельсин-датчик (СД), связанный с входным валом, другой – сельсин-приемник (СП), связанный с выходным валом. Сельсин-датчик преобразует угол поворота одного механизма в электрический сигнал, который передается по проводам (на любое расстояние) и воспринимается сельсином-приемником.

Сельсин-приемник преобразует поступивший сигнал в угловое перемещение второго механизма, одинаковое с первым. В автоматических системах сельсины используются в двух основных режимах: индикаторном и трансформаторном.

Индикаторный режим. Схема включения сельсинов в индикаторном режиме приведена на рис.2.1.

Роторы обоих сельсинов получают питание от одного источника переменного тока, статорные обмотки сельсинов соединены в звезду и между собой.

Однофазный переменный ток создает в магнитной цепи каждого сельсина пульсирующий магнитный поток, который наводит во вторичных обмотках ЭДС. При одинаковых положениях роторов датчика и приемника ЭДС в каждой фазе сельсина-датчика уравновешивается соответствующей ЭДС сельсина-приемника и во вторичных цепях ток отсутствует. При повороте ротора датчика ЭДС в соответствующих



Рис.2.1. Схема включения сельсинов в индикаторном режиме
обмотках окажутся различными по величине, так как роторы занимают уже неодинаковое положение по отношению к осям обмоток статора. Под действием разности ЭДС во вторичных цепях сельсинов потекут уравнительные токи.

Взаимодействие этих токов с магнитным потоком создает на валах сельсина-датчика и сельсина-приемника синхронизирующий момент, стремящийся свести угол рассогласования ? = ?d – ?n к нулю. Однако этот момент мал и практически достаточен лишь для перемещения стрелок или других указательных устройств, поэтому индикаторный режим в системах автоматического регулирования применяется редко.

Угол рассогласования служит показателем системы синхронной передачи. В зависимости от величины ? сельсины делятся на четыре класса (табл.2.1).

Таблица 2.1


Класс точности

Максимально возможная средняя ошибка, град

1

± 0,75

2

± 1,50

3

± 2,50

4

± 5,00


Максимально возможная средняя ошибка, определяющая класс точности сельсина, есть полусумма максимальных ошибок, получаемых при вращении датчика в двух направлениях:
? = (?1 + ?2) / 2,

где ?1 и ?2 – абсолютные значения максимальных ошибок, полученных при вращении датчика в обе стороны.

Сельсинная пара рассматривается как безынерционное устройство. Точность обычных сельсинов, как правило, не превышает десятых долей градуса. Главной причиной возникающих погрешностей являются дефекты изготовления: электрическая и магнитная асимметрия, неточная центровка, эллиптичность ротора и т.д.

Трансформаторный режим. Принципиальная схема включения сельсинов в трансформаторном режиме приведена на рис.2.2.

Отличие данной схемы от индикаторной заключается в том, что однофазная обмотка сельсина-приемника не подключается к источнику напряжения, а является выходной и присоединяется в следящих схемах ко входу усилителя, а ротор сельсина-приемника заторможен. Такая схема включения сельсинов применяется для передачи движения на исполнительные устройства, нагруженные большими моментами сопротивления движению.



Рис.2.2. Схема включения сельсинов в трансформаторном режиме
Выходное напряжение будет равно нулю при разности углов поворота 90°, так как результирующий поток в этом случае не будет пересекать витков обмотки ротора-приемника. Это положение и принимается за нулевое. Любое рассогласование сопровождается появлением напряжения на выходе, причем величина выходного напряжения в распространенных конструкциях является функцией синуса угла рассогласования:

Uвых = K sin ?,

где K = 1 В/град.

Для достаточно малых углов можно полагать:

Uвых = K ?.

Важно отметить, что эти выражения отражают не только зависимость эффективного значения (модуля) выходного напряжения от угла рассогласования, но и зависимость фазы этого напряжения от знака рассогласования, при изменении знака рассогласования фаза выходного напряжения меняется на 1800.

Трансформаторный режим работы сельсинов широко применяется в следящих системах, предназначенных для осуществления синхронного вращения двух валов, механически между собой несвязанных. Один из валов является входным (например, вал стрелкового прицела) и обычно требует для своего перемещения небольших усилий, другой – выходным (например, вал, связанный с самолетной пушкой), и, как правило, для его перемещения необходимы значительные усилия.
2. Описание лабораторного стенда
Лабораторный стенд содержит блок питания, сельсиновую пару, вольтметр и осциллограф. Сельсинная пара испытывается в индикаторном и трансформаторном режимах соответственно схемам, приведенным на рис.2.1 и 2.2.
3. Вопросы допуска к работе


  1. Объяснить, как устроены сельсины.

  2. Область применения сельсинов.

  3. Основные режимы работы сельсинов.

  4. Объясните, как определить точность работы сельсинов в индикаторном режиме?



4. Задание к работе


  1. Собрать схемы и провести эксперименты по работе сельсинной пары в индикаторном и трансформаторном режимах

  2. Определить класс точности сельсинной пары при работе ее в индикаторном режиме.

  3. Построить график зависимости Uвых = f(Q) в трансформаторном режиме работы.


5. Порядок выполнения работы
5.1. Индикаторный режим


  1. Включить сельсины в цепь переменного тока 100 В по схеме 1.

  2. Установить роторы сельсинов в нулевое положение.

  3. Поворачивая ротор сельсина-датчика по часовой стрелке, наблюдать за поворотом ротора сельсина-приемника и отсчитывать углы по соответствующим шкалам. Повторить замеры при вращении ротора датчика против часовой стрелки. Результаты наблюдений занести в табл.2.2, определить точность сельсинной пары.

Таблица 2.2


№ п/п

Угол поворота сельсина-датчика

Угол поворота сельсина-приемника

Угол рассогласования

1

0
















2

90
















3

180
















4

270
















5

360

















5.2. Трансформаторный режим


  1. Включить сельсины по схеме рис. 2.1.

  2. Установить ротор сельсина-датчика в положение 0 по шкале.

  3. Затормозить ротор сельсина-приемника в положении, когда напряжение на его роторе равно нулю.

  4. Поворачивая ротор сельсина-датчика через 30°, одновременно фиксировать изменения напряжения на выходе. Результаты замеров занести в табл.2.3.


Таблица 2.3


Угол поворота сельсина-датчика, град

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

Uвых, В






























  1. Подключить к выходу сельсина-приемника осциллограф, проследить, как меняется величина и фаза выходного напряжения.

  2. По полученным данным построить кривую.



6. Содержание отчета


  1. Название и цель работы.

  2. Задание.

  3. Схемы работы сельсинной пары в индикаторном и трансформаторном режимах.

  4. Табл. 2.1 и 2.2 с результатами измерений.

  5. Определение класса точности сельсинной пары.

  6. График зависимости Uвых = f(?).


7. Вопросы к защите


  1. Работа сельсинной пары в индикаторном режиме. Область использования этой схемы включения сельсинной пары.

  2. Работа сельсинной пары в трансформаторном режиме. Область использования этой схемы включения сельсинной пары.

  3. Объяснить возникновение синхронизирующего момента при индикаторном режиме работы сельсинов.

  4. Точность работы сельсинов. Причины возникновения погрешностей.


Лабораторная работа № 3
ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ
Цель работы: изучение конструкций электромагнитных реле, определение их электрических характеристик и ознакомление с некоторыми релейно-контактными схемами, используемыми в устройствах автоматики.
1. Общие положения
Электромагнитные реле являются наиболее распространенными элементами автоматики. Основными их достоинствами являются высокие электрофизические свойства электрического контакта, возможность одновременной коммутации нескольких электрических цепей, универсальность применения, простота схемного использования.

Конструктивно электромагнитное реле состоит из электромагнита и механически связанной с его якорем (подвижной частью) контактной группы.

По конструктивному исполнению реле подразделяются на реле клапанного типа (с поворотным якорем) и с линейным перемещением якоря.

По роду тока, проходящего по катушке электромагнита, различают реле постоянного и переменного тока. Конструктивно реле переменного тока отличается от реле постоянного тока наличием короткозамкнутого витка для устранения дребезга якоря и связанных с ним контактов, который охватывает одну из половин сердечника электромагнита.

Кроме этого, в реле переменного тока части магнитопровода набираются из отдельных листов электротехнической стали. В большинстве конструкций реле постоянного тока имеют штифт отлипания на якоре во избежание влияния остаточного магнетизма на характеристики срабатывания и отпускания реле. Внешний вид реле постоянного и переменного тока представлен на рис.3.1.

По коммутирующей способности контактов реле подразделяются на слаботочные, средней мощности и сильноточные.

По количеству контактов и контактных групп различают реле с одной, двумя и большим числом групп. Вид контактов обозначается в справочниках буквами русского алфавита:

З – замыкающий, Р – размыкающий, П – переключающий, ПЛ – переходный переключающий (переключения без разрыва цепи).

Например, контактная формула 1З, 1Р, 2П означает, что данное реле





Рис.3.1. Конструкция реле: 1 – обмотка; 2 – магнитопровод; 3– якорь; 4 - контактные пружины; 5 – контакты; 6 - штифт отлипания; 7 - короткозамкнутый виток;

а) реле постоянного тока РЭН18; б) реле переменного тока МКУ-48
имеет 1 замыкающий, 1 размыкающий и 2 переключающих контакта. По времени действия различают реле быстродействующие, нормальные и медленнодействующие.

Основными параметрами реле являются следующие:

  1. Чувствительность.

  2. Ток (напряжение) срабатывания.

  3. Ток (напряжение) отпускания.

  4. Рабочее напряжение.

  5. Сопротивление обмотки.

  6. Временные параметры (время отпускания и время срабатывания).

  7. Коммутационная способность (износостойкость).

  8. Электрическая прочность изоляции.

Чувствительность реле определяется мощностью срабатывания или намагничивающей силой (ампер-витками) срабатывания:
Pср = I2ср Rк; Рср = Iср Wк,
где Iср – ток срабатывания реле, т.е. минимальный ток, при котором происходит срабатывание реле; Rк, Wк – соответственно активное сопротивление и число витков катушки.

Напряжение срабатывания связано с током срабатывания Uср = RкIср. Ток (напряжение) отпускания – это максимальное значение тока (напряжение), при котором происходит отпускание реле.

Uотп = Iотп Rк.

Отношение называется коэффициентом возврата Кв, который для различных конструкций колеблется от 0,2 до 0,99.

Напряжение, при котором гарантируется работа реле в процессе эксплуатации, называется рабочим напряжением, а ток, который протекает по катушке при рабочем напряжении, – рабочим током. Отношение называется коэффициентом запаса и характеризует надежность срабатывания и удержания реле. Для большинства реле Кз = 1,2...1,4. Коммутирующая способность контактов реле характеризуется величиной мощности, коммутируемой контактами, а износостойкость – числом коммутационных циклов при наиболее тяжелых условиях работы реле. Обычно число гарантируемых циклов составляет 105.

Время срабатывания – промежуток времени с момента подачи напряжения на отметку до замыкания замыкающих или размыкания размыкающих контактов.

Время отпускания – промежуток времени с момента снятия напряжения до размыкания замыкающих или замыкания размыкающих контактов.

Реле может использоваться и как усилитель электрического сигнала (промежуточные реле). Коэффициент усиления реле



где Рком – мощность, коммутируемая контактами реле; Рср – мощность срабатывания.

К электромагнитным реле относятся также контакторы и магнитные пускатели. Контакторы – это электромагнитные реле, имеющие одну или несколько пар главных контактов, рассчитанных на токи более 10А при напряжениях до нескольких сотен вольт.

Магнитные пускатели – разновидность контакторов, предназначенных для включения трехфазной нагрузки, обычно асинхронных двигателей.

Разновидностью электромагнитных реле постоянного тока является поляризованное реле, в котором перемещение якоря зависит от направления (полярности) тока в обмотке (рис.3.2). Работа реле заключается в следующем. Поток от постоянного магнита 1 на пути от южного полюса S разветвляется на два равных потока и по магнитопроводящим винтам 6 проходит через часть сердечника электромагнита 7. Далее через воздушные зазоры обе части потока Фi проникают с противоположных сторон в якорь 2. Из якоря по магнитопроводу 2, лепестку 4 поток возвращается к северному полюсу N магнита 1.

Направление магнитного потока Ф в электромагните зависит от полярности тока в обмотке. Следовательно, в одном из полюсов электромагнита 7 результирующий поток равен сумме потоков Ф+Ф0, а в другом – разности (рис.3.2, б). Таким образом, якорь реле, поворачиваясь вокруг оси 5, притягивается к тому полюсу электромагнита 7, в котором поток больше (в данном случае правый), и замыкает контактом 3 левый контакт реле 8. Поляризованные реле обладают повышенной по сравнению с вышеописанными (нейтральными) реле чувствительностью (малым Icp) и быстродействием в связи с малым воздушным зазором между средним контактом 3 на якоре и контактами 8. После снятия напряжения с обмотки 9 специальная возвратная пружина возвращает якорь в среднее положение (трехпозиционное реле), если пружины нет, то якорь остается притянутым, а контакты замкнутыми (двухпозиционное реле), если же зазор между якорем в среднем положении и одним из полюсов электромагнита 7 меньше, то при отсутствии сигнала якорь будет всегда притянут к этому полюсу (двухпозиционное реле с преобладанием).


Рис.3.2. Конструкция поляризованного реле
К электромагнитным механизмам, работающим по принципу реле, относится также и шаговый искатель. Принципиальная его схема показана на рис.3.3.

Принцип его работы следующий. Если кнопкой К включить электромагнит 5, то он притянет якорь 6, который собачкой 3 повернет




К

+

_

Рис.3.3. Схема шагового искателя
храповое колесо 2 на один зуб и, следовательно, переместит щетку 1 на следующую пластину 4. Чтобы щетка совершила еще один шаг, необходимо отпустить кнопку и снова ее нажать. Якорь опять притянется, и щетка 1 переместится на следующую пластину. Шаговые искатели применяются в схемах телеуправления. В этом случае вместо кнопки применяют специальные источники импульсов (например, пульс-пара на электромагнитных реле, см. ниже) или в конструкцию шагового искателя включают дополнительные контакты, обеспечивающие прохождение всех контактных пластин 4 щеткой 1 после кратковременного нажатия кнопки К. С помощью шагового искателя, таким образом, можно передавать за один оборот щетки 1 количество команд, равное количеству пластин 4, что и используется в телеуправлении.

Кроме перечисленных, широко применяются в схемах автоматики реле времени. В случае небольших выдержек (до нескольких секунд) применяют простейшие схемы замедления с реле постоянного тока, для длительных (несколько минут и более) применяют реле с механическим замедлением, в которых якорь электромагнита пускает в ход часовой механизм (реле типа ЭВ) или синхронный микродвигатель, который через редуктор медленно вращает кулачок, замыкающий контакты, через заданное время (реле типа Б-58. РВТ). Для обеспечения высокой точности выдержек времени применяют электромагнитные реле постоянного тока, управляемые специальными электронными схемами (электронные реле времени).

Каждое электромагнитное реле кроме букв и цифр, указывающих его тип, имеют дополнительный индекс (паспорт), по которому в справочнике отыскивают его параметры. Например, реле РКС 3, паспорт Рс 4501200 и т.п.
2. Вопросы для допуска к работе


  1. Расскажите устройство блока питания стенда и порядок подключения схем к блоку.

  2. Укажите основные элементы конструкций реле переменного и постоянного тока.


3. Задание на выполнение работы
Задание на выполнение работы (в полном объеме или изучение отдельных схем) выдается преподавателем в зависимости от специальности студентов и времени, планируемого на ее выполнение.
4. Порядок выполнения работы
Схема 1


  1. Установить переключатель напряжения блока питания в левое положение, а ручку регулятора повернуть до конца против часовой стрелки.

  2. Установить переключатель типов реле в положение, соответствующее исследуемому реле.

  3. Вставить штекер блока питания в гнездо схемы 1.

  4. Включить тумблер "Сеть" блока питания.

  5. Медленно увеличивая напряжение ручкой регулятора блока питания, определить ток срабатывания (в момент включения сигнальной лампы) по амперметру схемы и напряжение срабатывания по вольтметру блока питания.

  6. Медленно уменьшая напряжение, определить ток и напряжение отпускания.

  7. Вычислить коэффициент возврата реле.

  8. Выполнть пп.5...7 для других типов реле.

  9. Данные измерений занести в табл. 3.1.

10.Выключить блок питания.

Таблица 3.1


Тип реле

I СР , mA

U СР , В

I ОТП, mA

U ОТП , В

К В











































































Схема 2


  1. Вставить штекер в гнездо схемы 2.

  2. Вставить разъем счетчика-секундомера в гнездо t схемы.

  3. Установить «0» на счетчиках времени и импульсов.

  4. Включить тумблер "Сеть" и установить напряжение 20В регулятором напряжения.

  5. Установить переключатель С схемы 2 в положение 1.

  6. Включить тумблер S1 на 20 секунд.

  7. Выключить тумблер S1 и снять показания счетчиков.

  8. Выполнить п.3.

  9. Переключить С в положение 2.

10. Выполнить пп.6 и 7.

Аналогично определить количество импульсов, прошедших за время работы схемы при положениях 3 и 4, и определить частоту импульсов по формуле

? = n / t,

где ? – частота импульсов, 1/с; n – количество импульсов в заданное время t.

Построить зависимость частоты импульсов от емкости С при данном напряжении питания. Величина емкости указана в табл. 3.2.

Таблица 3.2


Положение переключателя С

Величина емкости, мкФ

1

0

2

40

3

100

4

140


11. Результаты измерений занести в табл. 3.3.

По окончании работы выключить блок питания.
Таблица 3.3


С , мкф

t , с

n

? , 1/с


















































  1   2   3


ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ И СИСТЕМЫ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации