книги / Электрические аппараты автоматического управления

включенные в сеть. При таком соединении обмоток Wn и Wi2 их магнитные потоки через средний стержень не замыкаются. На правом стержне размещены обмотки tt?pi и Wv2 с сопротивле­ ниями Ti и го. В этих обмотках индуктируются токи, протекающие по ri и г2. В целях симметрии на левом стержне расположена компенсационная обмотка WK с м. д. с., равной м. д. с. обмоток №pi и Wv2. На среднем стержне расположены обмотки W3u W32 с сопротивлениями г3, г4 и обмотка управления Wy.

■О U - СГ

Процесс работы трансформатора протекает в таком порядке. Пока ток управления /у= 0, в обмотках №pi и Wp2 будет про­ текать ток нагрузки, определяемый сопротивлениями г\ и г2, а в обмотках №31 и W32 тока не будет, так как поток в среднем стержне равен 0. Если подать переменный ток в обмотку управ­ ления той же частоты, что и питающее напряжение, то появится

поток управления Фу, и он разветвится на два потока — Фу и Ф". Направление потока Ф" должно быть противоположно направ­ лению потока Ф", а Ф'удолжен совпадать по направлению с по­ током Ф '. Если Ф"^ёФ "— поток в правом стержне исчезнет,

а значит, э. д. с. в обмотках Wvi и U?p2 будет отсутствовать, будут также отсутствовать токи в нагрузках и г2. В это время в об­ мотках W3i и W32 будет наводиться э. д. с. потоком Фу и возник­ нут токи в сопротивлениях г3 и г4. Рассмотренный процесс пере­ ключения нагрузок представляет собой «срабатывание реле», где обмотки W Vi и W v2 осуществляют нормально замкнутый вы­ ход (инвертор), а обмотки W 31 и W 3 2 нормально разомкнутый выход (повторитель). Если отключить ток управления, то схема

возвратится в исходное положение. В левом стержне при вклю­ чении обмотки управления индуктируется двойная э. д. с. в ком­ пенсационной обмотке, на что должно быть рассчитано сопротив­ ление гк.

Из рассмотрения действия управляемого переменным током трансформатора следует, что он обладает возможностью полу­

Рис. 9.49

чать на одном и том же стержне «реле» с нормально замкнутым (инвертор) и нормально разомкнутым (повторитель) выходами. Кроме этого, такой трансформатор имеет несколько коммутируе­ мых цепей различных параметров.

Недостатки такого «реле» — необходимость соблюдения фазы и величины напряжения управления, наличие балластной нагруз­ ки, повышенная инерционность.

Трансформатор, управляемый постоянным током, представ­ ляет собой сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, на котором размещены обмотки первичная W\, вторичная Wz и управления И7У (рис. 9.49, а). Когда ток управления отсутствует, схема работает как обычный трансформатор, с той лишь раз­ ницей, что петля гистерезиса является прямоугольной (рис. 9.49, б). Обмотка Wi создает напряженность Я_, превышающую Яс — задерживающую силу, и трансформатор работает в режиме по петле гистерезиса MN, т. е. индукция сердечника изменяется примерно на 2Bs, и в обмотке Wz наводится э. д. с. Такой режим

Wz в нагрузке ZHбудет протекать максимальный ток. После по­ дачи постоянного тока управления с напряженностью Я0 насту­ пает глубокое насыщение сердечника и поля Я_ и Яо, накладываясь друг на друга, смещают рабочую точку петли в пределах N'—N". В этом случае индукция почти не меняется, э. д. с. в об­ мотке Wz небольшая и тока в нагрузке практически нет.

9.4.6. Магнитные гистерезисные реле

управлять индукцией такого сердечника так, чтобы он перемагничивался от +Ф до —Ф, а затем от —Ф до +Ф> то на выходе можно получать попеременно и высокий и низкий выход и таким образом обеспечить триггерную характеристику. Поэтому маг­ нитные гистерезисные реле называют также магнитостатически­ ми триггерами.

9.4.7. Трансфлюксор

Он представляет собой ферритовый сердечник с прямоуголь­ ной петлей гистерезиса и несколькими окнами (рис. 9.50, а). На таких сердечниках строят магнитное гистерезисное реле, ко­ торое в простейшем случае представляет собой трансфлюксор с двумя окнами и помещенными в них обмотками. Отверстия рас­ положены так, что образуют три перешейка — широкий 1 и узкие 2 и 3. Широкий перешеек снабжен двумя обмотками Wi и W2. W1 служит для «запирания», a W2— для «отпирания». При по­ сылке сигнала обмотка Wi создает поток Фь который способен

намагнитить весь сердечник, поэтому после отключения обмотки Wi перешейки 2 и 3 остаются насыщенными (сердечник — по­ стоянный магнит). Если послать сигнал любой полярности в об­ мотку W3, то поток Ф3 совпадет с направлением Фь не замкнется и не изменит насыщения перешейка 3, а это значит, что в обмотке W4 э. д. с. индуктироваться не будет (трансфлюксор заперт). Чтобы его отпереть, надо пропустить сигнал через обмотку W2. Мощность этого сигнала подбирается такой, чтобы она была спо­ собна создать зону перемагничивания вокруг большого окна (рис. 9.50,6). В результате в перешейке 2 возникает встречный

поток Ф2, а в перешейке 3 он сохранит направление Ф*. Если те­ перь пропустить сигнал через обмотку W3, то поток Ф 3 пойдет навстречу потоку Ф Ав перешейке 3 и потоку Ф 2 — в перешейке 2 . Вокруг малого окна создается зона перемагничивания с направ­ лением потока Ф3. При этих изменениях потоков Фи Фг и Фз в зоне малого окна сигналы в обмотке W4 то будут, то не будут. Такие реле позволяют накапливать, хранить и выдавать им­ пульсы.

9.4.8. Параметрон

Параметров не имеет релейной характеристики, но, работая в ключевом режиме, может заменять реле. Как показывает на­ звание (параметрон), его действие основано на явлении парамет­ рического резонанса. Это явление состоит в том, что если в си­ стему с частотой колебаний f подавать посторонние колебания с частотой 2 /, то возникает параметрический резонанс колебаний. В электрических схемах это явление имеет место в колебательном контуре с нелинейной индуктивностью.

Рис. 9.51

Принципиальная схема параметрона с нелинейной индуктив­ ностью на двух ферритовых тороидальных сердечниках, имеющих прямоугольную петлю гистерезиса, приведена на рис. 9.51. Пер­ вичные обмотки Wn и W21 нелинейных трансформаторов Tpi и Тр2 соединены последовательно и обтекаются током возбуждения /, содержащим постоянную составляющую /_ и /_, /_ — ток сме­ щения служит для изменения резонансной частоты f (настройки), а с частотой 2 f поддерживает колебания (ток возбуждения или раскачки). Вторичные обмотки Wi2 и W22 включены между собой встречно и вместе с емкостью С составляют колебательный контур с частотой f.

Ток возбуждения поступает в первичные обмотки Wu и W21 в форме импульсов с частотой, меньшей f. Во время интервалов через входной трансформатор поступают сигналы от других источников с резонансной частотой и с фазой 0 или л, которые создают в контуре слабый колебательный режим. Во время им­ пульсов возбуждения эти колебания усиливаются, переходя в ко-

Рис. 9.52

лебательный режим. По окончании импульса колебания зату­ хают, но фазы 0 и л сохраняются и соответствуют фазе началь­ ного возбуждения. Встречное соединение обмоток Wi2 и W2* исключает появление частоты 2 f0 на выходе.

9.4.9. Электронные реле

Имеется большое разнообразие электронных реле. Однако в настоящее время в схемах автоматического управления весьма важную роль играет триггер.

Триггер (рис. 9.52) представляет собой двухламповый усили­ тель с положительной обратной связью. При полной симметрии элементов схема кажется равновесной, но это не так. Стоит толь­ ко току ia1 увеличиться, как это приведет к снижению иаi, а зна­ чит, к уменьшению тока /а2. Но уменьшение iai поведет к увели­ чению Ua2) а это вызовет повышение и'си возрастание iau умень­ шение Uai и тока /*а2 .

Этот процесс будет протекать до тех пор, пока ia1 не будет иметь наибольшего, ia2 наименьшего значения, а лампа Jli не окажется запертой отрицательным напряжением. Это состояние будет устойчивым и сохранится до тех пор, пока на выход I не

Рис. 9.53

будет подан отрицательный импульс напряжения. При подаче такого импульса на вход I ток резко снизится, a iaг возрастет и лампа Л2 будет открыта, а «77Азаперта. Чтобы вернуть схему в исходное состояние, надо подать отрицательный импульс на вход //.

Схема триггера собирается обычно не на отдельных лампах, а на двух половинах одного двойного триода или пентода. Триг­ герные схемы с некоторыми внешними изменениями получили весьма широкое распространение в качестве триггерных регист­ ров арифметических устройств электронных цифровых машин, в качестве сумматоров этих машин и в других схемах автомати­ ческого действия, например в бесконтактных путевых выключа­ телях.

Электронное реле времени типа ЭРВ-99 (рис. 9 .5 3 , а). Схема этого реле действует в таком порядке. До замыкания контакта

К лампа 6 Н8 С работает как триод, в котором сетка выполняет роль анода. В этом случае ток течет по цепи, состоящей из ка­ тода лампы, сопротивлений / ? 2 и R3, части сопротивления /?, сопротивления Ri и сетки лампы, а величина этого тока зависит от положения движка сопротивления R. Ток обусловливает на сопротивлении Ri падение напряжения, до которого заряжается конденсатор с указанной на схеме полярностью. Так как анод и катод лампы находятся под одним и тем же потенциалом, то тока в анодной цепи нет и обмотка электронного реле им не об­ текается. После замыкания контакта К анод и катод лампы включаются на напряжение сети, а сетка лампы на напряжение, снимаемое с части сопротивления Ry и напряжение заряда кон­ денсатора С1. В начальный момент, когда первая составляющая напряжения на сетке превышает вторую, анодный ток лампы остается равным нулю, сетка заряжена отрицательно по отно­ шению к катоду. По мере разряда конденсатора С\ на сопротив­ ление Ri отрицательный заряд сетки падает, и ток в анодной цепи возрастает до величины тока срабатывания электронного реле: н. о. контакты реле замыкается, а н. з. контакт размыкается. Так как потенциал, до которого заряжается конденсатор Си за­ висит от положения движка реостата Rt то последний и является задатчиком времени выдержки реле.

Внешний вид электронного реле времени типа ЭРВ-99 пока­ зан на рис. 9.53, б. На конструкции 9 и кронштейне 3 смонтиро­ ваны элементы реле. Конструкция и кронштейн скреплены двумя болтами 10, которые одновременно служат для крепления клем­ мной колодки 11. На кронштейне расположены лампа 7 типа 6 Н8 С, электромагнитное реле 4 с контактным устройством мгно­ венного действия и два конденсатора 8 постоянной емкости (по 1 мкф). Один конденсатор включен в сеточную цепь лампы и является элементом, определяющим выдержку времени, а дру­ гой конденсатор включен параллельно обмотке электромагнит­ ного реле и служит для сглаживания тока. Под кронштейном расположено мастичное сопротивление R = 2 0 ком и постоянные мастичные сопротивления Ru R2 и R3. Сопротивление 2 является элементом настройки реле на необходимую выдержку времени, имеет шкалу и рукоятку 1. Над конденсаторами установлен тран­ сформатор накала 5 на напряжение 220/6,3 в. В основании реле имеются отверстия 6 для крепления реле. Реле сверху закрывает­ ся защитным кожухом. Выдержка времени, даваемая реле, 2—60 сек. Питание реле осуществляется от сети переменного тока 220 в, 50 гц.

§ 9.5. БЕСКОНТАКТНЫЕ ПУТЕВЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

9.5.1.Общие сведения

Всхемах автоматического управления важную роль играют

бесконтактные путевые выключатели. Они предназначены для преобразования механических перемещений в электри­ ческий сигнал. Путевые выключатели имеют широкое приме­ нение в схемах автоматического управления движением различ­ ных частей станков, для электрической блокировки, обеспечиваю­ щей выполнение операций в заданной последовательности, для аварийного ограничения хода отдельных частей станка. Когда они производят действие в конце пути, их называют конечными выключателями.

9.5.2. Индуктивные бесконтактные путевые выключатели

Принцип работы индуктивных бесконтактных путевых выклю­ чателей основан на изменении индуктивности катушки выключа­ телей при смещении якоря. Эти выключатели просты и надежны. Наиболее часто для построения путевых выключателей приме­ няются магнитные системы с переменной величиной воздушного зазора. С изменением воздушного зазора (рис. 9.54) будет изме­ няться индуктивность катушки, а значит, и х ее. Катушка выклю­ чателя соединяется по одной из схем, приведенных на рисунке, где а — катушка соединена последовательно с нагрузкой, б — в качестве плеча мостовой схемы, в — мостовая схема с бо­ лее сложным магнитопроводом, г — резонансная схема — резо­ нанс токов, д — резонансная схема — резонанс напряжений.

9.5.3. Типы бесконтактных путевых выключателей

На рис. 9.54 приведены схемы магнитных систем индуктивных бесконтактных путевых выключателей типов ВИ-1, ВИ-2, ВИ-5,. ВИ-6 , БИКВ-1 и БИКВ-3.

В табл. 9.11 приведены технические данные этих типов вы­ ключателей. Выключатель типа ВИ-1 имеет П-образный сердеч­ ник и плоский якорь. Сердечник крепится ко дну корпуса, а якорь перемещается поступательно с помощью немагнитного толка­ теля — планки. Выключатель типа ВИ-2 аналогичен ВИ-4. Выключатель ВИ-5 подобен выключателю с нормально закрытым контактом, магнитопровод его П-образной формы имеет пово­ ротный якорь. Выключатель типа ВИ- 6 имеет две поочередно включаемые магнитные системы и напоминает реле с одним нор­ мально открытым и одним нормально закрытым контактами.

Выключатели типов БИКВ-1 и БИКВ-3 работают как непол­ ностью уравновешенный индуктивный мост переменного тока. Выключатель типа БИКВ-1 выполняется в корпусе ВК-211. Магнитопровод его (рис. 9.54, д) собран из Ш-образной листовой трансформаторной стали. Две симметричные половины магнит­ ной системы выключателя поочередно замыкаются Т-образным

Рис. 9.54

поворотным якорем, который приводится в действие от супорта станка через ролик. Выключатель типа БИКВ-3 — малогаба­ ритный.

Индуктивный датчик типов И КВ-10, И КВ-2 2 , И КВ-30. Эти датчики используются также в качестве путевых выключателей. Датчики типов ИКВ-10 и ИКВ-22 применяются в схемах, где ве­ личина управляющего импульса не зависит от направления, пере­ мещения элемента системы, датчики типа ИКВ-30 — в схемах, где изменение управляющего импульса по величине и направлению зависит от направления перемещения элемента системы.

Бесконтактный путевой переключатель, типа БВК-24 (рис. 9.55). Этот переключатель работает по схеме блокинг-генератора и срабатывает при введении в щель алюминиевой пластины (экрана) 4 толщиной 3 мм и шириной не менее 30 мм. Блокинггенератор собран на полупроводниковом триоде, помещен в кор­ пус и залит компаундной массой. Переключатель типа БВК-24

4

/

Рис. 9.55

предназначен для работы в схемах управления производствен­ ными механизмами и рассчитан на подключение к его выходу электромагнитного реле Р. Предельный ток нагрузки 120 ма, напряжение сети 24 в постоянного тока. Допускаемые колебания питающего напряжения 0,85—l,25t/HOM.

Для подсоединения переключателя к реле и источнику пита­ ния реле имеет три разноцветных маркированных провода (/ — зеленый, 2 — белый, 3 — красный) длиной 2 м. Допускае­ мая длина соединительных проводов до 1 0 0 м.

§9.6. ЭЛЕМЕНТЫ ЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ |ЭЛД)

9.6.1.Основные логические связи

Каждое понятие формальной логики можно записать в виде двоичного кода: да = 1 ; нет = 0 .

Основными элементами, употребляемыми в автоматических схемах, являются простейшие бесконтактные элементы логиче­ ского действия, осуществляющие четыре логические связи: отри­ цание, логическое умножение, логическое сложение, логическое сравнение.

Элементарные виды схем логического действия, работающие на двоичном коде (да, нет) и выражающие логические связи, можно разделить на четыре основные группы: инверторы, схемы совпадения, собирательные схемы, схемы равнозначности.