10357

51

Недостаток гидравлических исполнительных механизмов – высокие требования к чистоте обработки сопрягаемых деталей и необходимость в гидронасосе.

Регулирующие органы предназначены для непосредственного воздействия на объект регулирования, чтобы устранить появившееся отклонение регулируемой величины от заданного значения. Регулирующие органы изменяют приток вещества или энергии и выполняются, как правило, в виде клапанов, задвижек, шиберов, заслонок. В системах автоматики регулирующие органы часто составляют с исполнительным механизмом единое целое. Главное требование к конструкции регулирующих органов – линейность их статической характеристики.

2.6. Автоматические электронные показывающие, регистрирующие и регулирующие приборы

Для целей измерения технологических параметров, а в отдельных случаях и для их регулирования, применяется большая группа показывающих, регистрирующих и регулирующих приборов – электронные вторичные приборы, входящие в состав Государственной системы приборов (ГСП). В соответствии с ГСП приняты блочный и модульный принцип построения приборов, полная взаимозаменяемость на основе высокой степени унификации, стандартизация габаритов.

2.6.1.Классификация автоматических электронных вторичных приборов

Внастоящее время приборостроительная промышленность выпускает в соответствии с ГСП несколько групп электронных вторичных приборов. Для автоматизации систем ТГВ наиболее часто применяют приборы групп КС-1, КС-2, КС-3, КС-4 и КВ-1. В группу приборов входят электронные потенциометры, мосты и приборы с индукционными датчиками (табл. 2.1).

Т а б л и ц а 2.1

Типы электронных вторичных приборов системы ГСП

53

Взависимости от того, какой сигнал – носитель информации – в приборе обрабатывается, приборы могут быть электрическими, пневматическими или гидравлическими. В строительной индустрии наиболее часто применяют электронные вторичные приборы, в которых сигнал, характеризующий технологический процесс, представлен в электрической форме.

Всостав электронного вторичного прибора входит усилитель и показывающее или пишущее устройство. Пишущее устройство представляет каретку с капиллярной трубкой, с помощью которой происходит запись характера контролируемого процесса на бумаге. Бумажная лента перемещается с помощью лентопротяжного механизма.

Вавтоматических системах наиболее широко применяются электронные вторичные приборы с одной из трёх измерительных схем: мостовой, компенсационной и дифференциально-трансформаторной.

Взависимости от вида измерительной схемы различают электронные мосты, электронные потенциометры и электронные вторичные приборы с диффе- ренциально-трансформаторными первичными преобразователями.

2.6.2. Электронные мосты

Электронные мосты предназначены для измерения и записи (иногда – для регулирования) любой электрической или неэлектрической величины, которая может быть преобразована в изменение электрического сопротивления датчика. Датчиком электронного моста может быть терморезистор, помещённый в объект контроля или регулирования, поэтому электронный мост с датчиком-термо- резистором применяется для измерения температуры.

Мостовая измерительная схема прибора выполнена на резисторах R1, R2, RT, RP. К диагонали моста подводится напряжение u, с другой диагонали снимается сигнал разбаланса в виде напряжения определённого знака ± u и подаётся на усилитель (рис. 2.24). В качестве примера рассмотрен электронный мост КСМ-3.

При равновесии мостовой измерительной схемы соблюдается соотноше-

ние:

R1 × (Ra×b + R3 ) = (RT + Ra×c )× R2 ,

где R1, R2, R3 – резисторы с постоянными сопротивлениями мостовой схемы; RT – сопротивление терморезистора, помещённого в объект контроля;

Ra×b – сопротивление реохорда (переменного резистора) между точками a и

b;

Ra×c – сопротивление реохорда между точками a и c.

Сигнал разбаланса u при этом равен нулю. При отклонении температуры в объекте величина сопротивления терморезистора изменяется, равновесие моста нарушается, на входе усилителя появляется сигнал разбаланса u соответствующего знака. Этот сигнал усиливается усилителем и передаётся на обмотку 3-4 реверсивного двигателя РД-09. Вторая обмотка 1-2 двигателя питается через фазодвигающий конденсатор C от сети. Ротор двигателя начинает

Для целей регулирования прибор может комплектоваться контактной системой К1-К3 (блок регулирования).

Для непрерывной записи измеряемой величины на бумажную ленту в приборе имеется лентопротяжный механизм, который приводится в движение синхронным электродвигателем СД-09 через редуктор Р3.

56

2.6.4.Электронные вторичные приборы

сдифференциально-трансформаторными датчиками

Электронные приборы этой группы применяются для измерения неэлектрических величин, которые могут быть преобразованы в перемещение мембраны или сильфона, а это перемещение преобразуется в напряжение соответствующей амплитуды и фазы дифференциально-трансформаторного датчика. Поэтому такими приборами в системах ТГВ измеряют давление жидкости или газа, расход жидкости или газа, уровень жидкости в зависимости от типа датчика. Электрическая схема прибора показана на рис. 2.26 (прибор типа КСД-3 с датчиком давления).

Рис. 2.26. Принципиальная электрическая схема электронного вторичного прибора с дифференциально-трансформаторным датчиком:

Д1 – дифференциально-трансформаторный датчик; Д2 – дифференциально-трансформатор- ные катушки вторичного прибора; У – электронный усилитель; РД – реверсивный двигатель; П – показывающее и записывающее устройство

Перемещение сердечника 1 в катушке датчика Д1 зависит от величины измеряемого параметра. Во вторичном приборе находится аналогичная катушка Д2, сердечник 2 которой при помощи профильного диска перемещается реверсивным двигателем РД. Первичные обмотки датчика Д1 и вторичного прибора Д2 соединены параллельно и получают питание от трансформатора в усилителе У. Вторичные обмотки включены встречно. В них индуктируются переменные напряжения, разности которых u1 и u2 образуют сигнал рассогласования u = u1 − u2 . Амплитуда и фаза сигнала зависят от положений сердечников относительно середины своих обмоток.

57

При рассогласованных положениях сердечников индуктированные во вторичных обмотках напряжения будут различны. Сигнал рассогласования u подаётся на усилитель, а затем на реверсивный двигатель. Двигатель вращается до момента, пока стрелка показывающего устройства остановится на цифре измеренного значения и эта разность не станет равной нулю. Каждому значению измеряемого параметра соответствует определённое положение сердечника и записывающей системы во вторичном приборе.

Чувствительным элементом первичного преобразователя, соединённым с сердечником датчика Д1, может быть поплавок для измерения уровня жидкости, мембрана дифференциального манометра, сильфон манометрического датчика температуры и другие устройства. В специальной комплектации прибора устанавливается блок регулирования с контактной системой К1-К3.

2.7. Релейно-контактная аппаратура

Во многих системах автоматического регулирования и управления систем ТГВ переключение отдельных цепей, их замыкание и размыкание выполняется с помощью электромеханических устройств: реле, контакторов, магнитных пускателей, автоматических воздушных выключателей. Автоматическое управление с применением реле, контакторов, магнитных пускателей, а также различных механических переключающих устройств называют релейно- контактным управлением. Замыкание или размыкание электрических цепей происходит в этом случае механическими контактами, которые приводятся в движение теми или иными способами.

Основу аппаратуры релейно-контактного управления составляют реле и контакторы. Применяются также магнитные пускатели – разновидности контакторов, а также автоматические воздушные выключатели – электромеханические устройства для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты их при коротких замыканиях и длительных перегрузках.

Электромагнитное реле – электромеханическое устройство, замыкающее или размыкающее электрические контакты под воздействием управляющего сигнала. Отечественной промышленностью выпускаются различные типы электромагнитных реле, отличающихся по конструкции, назначению и принципу действия.

Электромагнитное реле состоит из сердечника 1 (рис. 2.27), катушки 2, якоря 3, кронштейна 4, замыкающих и размыкающих контактов 5 и 6 и возвратной пружины 7. Выводы 8 катушки реле и контактов 9 и 10 подсоединяются к соответствующим цепям управления. При протекании тока через обмотку 2 сердечник 1 намагничивается и притягивает якорь 3. Механическое движение якоря приводит к замыканию контакта 5 и размыканию контакта 6. В результате происходит замыкание или размыкание электрической цепи. Контакты реле замыкают или размыкают преимущественно цепи управления, где ток не превышает нескольких ампер. На схеме 11 – амортизирующие пружины.

В зависимости от времени срабатывания контактов различают реле мгно-

венного действия и реле с выдержкой времени. В реле мгновенного действия

58

контакты замыкаются (или размыкаются) практически сразу после поступления напряжения на катушку реле (или после исчезновения напряжения на катушке).

В реле с выдержкой времени контакты замыкаются или размыкаются не сразу после поступления на реле сигнала управления, а с некоторой выдержкой. Применение контактов реле с выдержкой времени вызвано практической необходимостью. Реле с выдержкой времени используются, например, при автоматическом управлении пуском асинхронных двигателей с фазным ротором в крановых механизмах, конвейерах и других случаях, где требуется создать выдержку времени, необходимую для работы того или иного механизма.

Рис. 2.27. Конструкция электромагнитного реле

Наиболее простым способом выдержка времени (до 10-12 с) при отпускании реле может быть создана, например введением медной гильзы между обмоткой реле и сердечником. Выдержку времени можно создать и другими способами, например вводя часовой механизм в конструкцию реле. Такие реле на-

зываются маятниковыми реле времени.

Внекоторых типах реле времени имеется кулачковый распределительный валик, который приводится во вращение электродвигателем небольшой мощности. При вращении валика кулачковым механизмом замыкаются или размыкаются контакты в определённой последовательности через соответствующие промежутки времени. В таких реле выдержка времени может исчисляться от нескольких секунд до нескольких часов. Примером такой конструкции может быть электрический прибор КЭП-12, применяющийся при автоматизации, например вентиляционных установок.

Вотдельных случаях электромагнитные реле могут выполнять функцию защиты электроустановок.

59

Такую функцию выполняют реле максимального тока. Эти реле срабатывают при коротких замыканиях в электрических цепях и настраиваются на ток в обмотке реле, превышающий номинальный в 2-2,5…11 раз.

Для защиты электроустановок при длительных перегрузках применяются реле тепловые. Эти реле, в отличие от электромагнитных, катушек не имеют. В конструкцию теплового реле (рис. 2.28) входит нагревательный элемент (нихромовая пластина или отрезок нихромовой проволоки) 4, включаемый в цепь главного тока, биметаллическая пластина 1, представляющая продольный спай инваровой и стальной пластин, защёлка 2, контактная система 3, основание 6. Если в цепи нагревательного элемента ток длительно превышает номинальный на 20-25 %, то происходит нагревание этого элемента, биметаллическая пластина нагревается и за счёт различного коэффициента линейного расширения инвара и стали изгибается, освобождая защёлку. Контакты 3 под действием пружины 7 размыкаются, в результате происходит отключение электроустановки от питающей сети. После остывания нагревательного элемента и биметаллической пластины контакт теплового реле может быть возвращён в исходное рабочее состояние кнопкой возврата 5.

4

a)

1

Рис. 2.28. Конструкция теплового реле:

а – схема реле; б – условное обозначение контакта теплового реле в электрических схемах

Контактор – электромагнитный аппарат, предназначенный для замыкания и размыкания силовых цепей под нагрузкой. Под силовыми цепями, или цепями главного тока, понимаются цепи силовых потребителей. В таких цепях наблюдаются токи порядка десятков – сотен ампер. Контакторы не имеют принципиальных отличий при сравнении с электромагнитными реле. Контакторы имеют устройства дугогашения и более массивны по сравнению с электромагнитными реле.

Магнитный пускатель – это контактор с встроенными тепловыми реле, применяется для включения силовых цепей (главными контактами) и цепей