Для чего служат аппараты автоматического управления

Автоматизированное управление приводами предназначено для автоматического выполнения определенного рабочего цикла в соответствии с требованиями производственного процесса.

Автоматизация управления электроприводами почти устраняет возможность ошибок при пуске и торможении, приводит к увеличению производительности машины и облегчает работу обслуживающего персонала.

Автоматизированное управление осуществляется при помощи контакторов, реле различных типов и других аппаратов.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Аппаратура автоматики может быть подразделена на четыре основные группы:
1) аппаратура для изменения цепей главного тока, т. е. цепей электродвигателя. К этой группе относятся пусковые аппараты: магнитные пускатели, контакторы и масляные выключатели с электрическим приводом (последние для цепей выше 1000 в);
2) аппаратура управления, воспринимающая изменения тех или иных электрических и других параметров (тока, напряжения, частоты, давления и т. д.) и воздействующая на аппараты первой группы; аппаратуру данной группы называют реле управления;
3) аппаратура, при помощи которой обслуживающий персонал может влиять на работу автоматического управления, например начало, режим и конец работы. Аппараты, на которые воздействует человек, называются командоаппаратами. Подобные же аппараты, но воздействующие на автоматическое управление через какой-либо орган машины, называются путевыми выключателями или переключателями;
4) аппаратура защиты двигателей, защищающая двигатель или весь электропривод от аварийных режимов работы; эту аппаратуру называют реле защиты.

Рассмотрим два основных аппарата для изменения цепей главного тока: контакторы и магнитные пускатели.

Контактором называется электромагнитный аппарат, служащий для повторных замыканий и размыканий силовых электрических цепей, с кнопочным или автоматическим управлением. Помимо основного назначения (замыкать и размыкать цепь) контактор защищает электродвигатель от самопроизвольных повторных включений при появлении напряжения в сети после его снятия или снижения. Промышленность выпускает одно- и двухполюсные контакторы для цепей постоянного тока, а также двух- и трехполюсные для цепей переменного тока. Одни и те же типы контакторов в схемах автоматизированного управления двигателями могут выполнять разнообразные переключения. Контакторы, включающие двигатели в сеть, называются линейными; меняющие направление вращения двигателя — реверсирующими; шунтирующие пусковые сопротивления в цепи двигателя — пусковыми или контакторами ускорения и т. д.

Рис. 53. Контактор переменного трехфазного тока

Контакторы переменного тока общепромышленного назначения выпускаются пяти габаритов и рассчитаны на токи главной цепи от 75 до 600 а. Время включения и отключения контакторов составляет 0,04—0,1 сек. Контакторы допускают до 120 включений в час. Это относительно небольшое число включений у контакторов переменного тока определяется тем, что ток включения в катушках контакторов в 10—15 раз превышает величину тока при втянутом якоре.

Контакторы с дугогасительным устройством могут коммутировать пиковые токи, не превышающие в пусковых режимах четырехкратного, а в аварийных —семикратного значения номинального тока.

Магнитные пускатели в защищенном исполнении представляют собой стальной ящик, в который встроен трех-полюсный контактор переменного тока с замыкающими контактами и защитные реле в двух фазах. Кроме главных контактов у контактора магнитного пускателя предусматриваются один или несколько блок-контактов. В комплекте с магнитным пускателем устанавливаются кнопки «Пуск» и «Стоп», с помощью которых производится управление пускателем. Кнопки устанавливаются в непосредственной близости к пускателю или на каком-то расстоянии от него (для удобства обслуживающего персонала). Магнитные пускатели служат для местного и дистанционного включения и выключения двигателей (нажатием кнопок) и для защиты двигателей от перегрузки и от самопроизвольного включения после исчезновения напряжения в питающей сети. Изготовляются они для управления двигателями мощностью от 2,5 до 75 кет при напряжении до 500 в.

Различают нереверсивные и реверсивные магнитные пускатели. Последние изменяют направление вращения двигателя.

Для защиты от коротких замыканий перед магнитным пускателем устанавливают плавкие предохранители или автоматические выключатели. При этом номинальный ток плавкой вставки предохранителя не должен превышать четырехкратного тока нагревательного элемента теплового реле, в противном случае при коротких замыканиях возможно сгорание этого элемента.

Реверсивные магнитные пускатели имеют два контактора— один для прямого, другой для обратного хода. Для управления такими пускателями применяются кнопочные станции с тремя кнопками: «Вперед», «Назад» и «Стоп».

В реверсивных пускателях обязательно предусматривается электрическая блокировка, не допускающая одновременного включения обоих контакторов.

В настоящее время промышленность выпускает магнитные пускатели различных типов. Наибольшее применение имеют пускатели типа П. Тип пускателя обозначается буквой П — пускатель и тремя цифрами, из которых первая указывает величину, вторая — устройство пускателя по роду защиты от окружающей среды и третья — исполнение (реверсивное, нереверсивное, с тепловыми реле или без них). Открытое исполнение обозначается цифрой, защищенное — цифрой. Нереверсивные пускатели обозначаются цифрой 1 без тепловых реле и цифрой 2 с тепловыми реле; реверсивные — цифрой без тепловых реле и цифрой с тепловыми реле. Например, магнитный пускатель типа П-323 расшифровывается следующим образом: пускатель третьей величины, в защищенном исполнении, реверсивный без тепловых реле.

При необходимости выбора нагревательного элемента к тепловому реле пускателя пользуются справочниками или каталогами.

Источник

Автоматические аппараты

Для дистанционного и автоматического управления электрооборудованием применяют контакторы, магнитные пускатели, реле управления.

Контактором называется аппарат, служащий для включения и отключения электрических цепей путем замыкания контактов с помощью электромагнита. Управление электромагнитом может проводиться дистанционно вручную или автоматически с помощью релейной и другой аппаратуры.

Рис. 59. Общий вид (две дугогасительные камеры сняты) (а), контакты и дугогасительная камера (б) и электромагнит (в) трехполюсного контактора:
1 — изолирующая плита; 2 — вал подвижных контактов и якоря; 3 — замыкающиеся блок-контакты; 4 — подвижный главный контакт; 5 — неподвижный главный контакт; 6 — дугогасительная камера; 7 — сердечник электромагнита; 8 — якорь; 9 — катушка электромагнита; 10 — размыкающиеся блок-контакты; 11 — пластины дугогасительной камеры; 12 — контактная пружина; 13 — гибкая связь; 14 — короткозамкнутый виток.

Трехполюсный контактор КТ (рис. 59) имеет три пары подвижных 4 и неподвижных 5 контактов, закрытых дугогасительной камерой б, состоящей из двух асбестоцементных щек, внутри которых помещена решетка из стальных обмедненных пластин 11. Пластины расположены перпендикулярно стволу электрической дуги и разбивают ее на несколько коротких дуг, которые охлаждаются при соприкосновении с поверхностью пластин и быстро гаснут. При подаче напряжения на цепь катушки 9 сердечник притягивает якорь 8, который, поворачиваясь вместе с валом 2, прижимает подвижные контакты к неподвижным. Пружина 12 обеспечивает нажатие подвижного контакта, и рабочий ток проходит через гибкий проводник 13. Для устранения вибрации и произвольного отключения контактора при переходе через нулевое значение тока служит короткозамкнутый медный виток 14. При отключении напряжения в цепи катушки ее сердечник размагничивается и перестает удерживать якорь. В результате этого подвижные контакты под действием собственной массы и массы якоря отпадают, разрывая электрическую цепь.

Магнитный пускатель представляет собой контактор переменного тока с тепловыми реле или без них. Тепловые реле, имеющие в цепи управления нормально замкнутые контакты, используются для защиты от перегрузок. Биметаллические элементы реле нагреваются при прохождении через них тока перегрузки, изгибаются и размыкают цепь тока в катушке пускателя, в результате чего отключаются главные контакты. Отключение также может быть выполнено от руки нажатием кнопки «Стоп».

Автоматическим выключателем называют электрический аппарат напряжением до 1000 В, предназначенный для оперативной коммутации и защиты электрооборудования от ненормальных режимов работы, связанных с короткими замыканиями, перегрузкой или с недопустимым снижением напряжения.

Гашение дуги в автоматических выключателях происходит в среде воздуха, поэтому их называют воздушными. Часто для краткости их именуют также воздушными автоматами, или просто автоматами. Автоматы в пластмассовых корпусах на небольшие номинальные токи называют установочными.

По назначению автоматы одновременно могут быть отнесены как к коммутационным, так и к защитным аппаратам. Набор технических характеристик серийно выпускаемых автоматов широк и разнообразен. Автоматы применяют в цепях постоянного и переменного токов при напряжениях от 110 до 660 В, на номинальные токи от 25 до 6300 А с предельной отключающей способностью от 1,0 до 160 кА. Они могут быть оборудованы только ручным, только электромеханическим или обоими типами приводов включения. Электромеханический привод обеспечивает дистанционное и автоматическое управление.

Максимальная токовая защита от перегрузки осуществляется с помощью различных типов расцепите.геи. Например, защиту от коротких замыканий выполняют на расцепителях электромагнитного и полупроводникового типов.

Для защиты от минимального напряжения и для дистанционного отключения в конструкции автоматов предусматривают расцепители напряжения электромагнитного типа, которые состоят из обмотки и подвижного сердечника, снабженного калиброванной пружиной. При достижении током (напряжением) значения установки, определяемого усилием пружины, происходит перемещение сердечника, который при этом механически воздействует на отключающий валик автомата. Тепловые расцепители действуют на термобиметаллическом принципе подобно тепловому реле. Полупроводниковые расцепители имеют более сложную схему и выполняются в виде электронного блока, снабженного контактными зажимами для подключения и регулировочными рукоятками для уставки и времени срабатывания.

В полупроводниковый расцепитель (рис. 60) входит механизм свободного расцепления, который является обязательным, для автоматического выключателя. Главным назначением этого механизма является предотвращение включения автомата на уже имеющееся в электроустановке короткое замыкание. При достаточной продолжительности такого включения ток короткого замыкания может быть причиной сварки между собой контактов автомата. Тогда произойдет в лучшем случае срабатывание защиты электроустановки, а в худшем случае — авария.

Механизм свободного расцепления содержит систему «ломающихся» звеньев 1 и 4, шарнирно связанных между собой, а также с подвижным контактом 10, рукояткой 12 и осями 8 —3 — 5 —6. При отсутствии воздействия на «ломающийся» рычаг отключающего усилия от расцепителя 7 (или отключающего валика) звенья 1 — 4, благодаря наличию упора 2, образуют продольно жесткую систему. Передавая усилие от рукоятки на подвижный контакт, они позволяют растянуть отключающую пружину 11 и замкнуть контакты 10 — 9 (рис. 60, а). Установка звеньев 1—4 в положение жесткости происходит либо под действием собственных масс, либо с помощью специальной пружины (рис. 60, о). Однако звенья 1 и 4 не сохранят положения жесткости, если в момент включения сработают расцепители: шток расцепителя 7 ударит в среднюю точку «ломающегося» рычага под осью 3 и повернет оба звена относительно этой оси. Рычаг потеряет жесткость и пружина 11 немедленно разомкнет контакты (рис. 60, в).

Отечественная промышленность серийно выпускает автоматические выключатели широкой номенклатуры:

Несмотря на значительные конструктивные различия, принципы устройства всех автоматов аналогичны.

Рис. 61. Автомат А3100:
а — устройство (автомат отключен автоматически); б — при взводе; в — при отключении:
1 — пластина дугогасительной камеры; 2 — обойма; 3 — перекидная пружина; 4 — ломающиеся звенья; 5 — рычаг; 6 — собачка; 7 — пластина теплового расцепителя; 8 — рейка; 9 — якорь электромагнитного расцепителя; 10 — сердечник электромагнитного расцепителя; 11 — зуб; 12 — неподвижная ось; 13 — контактодержатель; 14, 15 — контакты; 16 — впадина рычага; 17, 18, 19 — подвижные оси.

Взвод автоматического выключателя А3100 (рис. 61) перед включением осуществляется поворотом рукоятки вниз до упора. При этом фигурный рычаг 5 устанавливается на защелку собачки 6. При включении рукоятка движется вверх вместе с закрепленными на ней концами перекидных пружин 3. После пересечения осью симметрии рукоятки оси 18 рычага 5 пружины 3 перекидывают ось 17 «ломающихся» рычагов вверх, где она попадает во впадину 16 рычага 5. Звенья 4. сжатые между осями 18, 19 и впадиной 16, становятся продольно-жесткими и передают усилие от рукоятки на контактодержатель 13, поворачивая его относительно оси 12 вплоть до замыкания контактов 14 и 15. Рычаг 5 при этом поворачивается относительно точки фиксации его собачкой 6 (рис. 61, б).

Когда автомат включен, механизм автомата фиксируется, так как оси пружин 3, по которым направлены их усилия, лежат выше оси 18. Пружины 3 стремятся повернуть рукоятку вверх, но это движение ограничено корпусом. Звенья 4 с рычагом 5 образуют в этом положении жесткую систему, подвижность которой ограничена в точках 19, 16, 18 и в точке фиксации рычага 5 собачкой 6 (рис. 61, в). Тепловой 7 и максимальный электромагнитный расцепители (на рис. 61 поз. 9 — якорь, 10 — сердечник) воздействуют при срабатывании на рейку 8. поворачивая ее по часовой стрелке. При этом зуб 11 рейки 8 освобождает защелку собачки 6, которая отпускает рычаг 5.

Поворачиваясь под действием пружин 3 вокруг оси 18, этот рычаг своей впадиной 16 «ломает» звенья 4, которые освобождают контактодержатель 13. Пружины 3 моментально размыкают контакты 14, 15 и одновременно несколько опускают рукоятку до зацепления ею рычага 5 (рис. 61, а). Гашение дуги, возникающей при размыкании контактов 14 и 15, происходит в деионной решетке из стальных омедненных пластин 1, укрепленных в фибровой обойме 2.

Реле управления — это такое устройство, которое при воздействии на него электрических импульсов малой мощности управляет цепями или аппаратами электроустановок большой мощности. Реле вообще классифицируются по назначению (для управления и защиты); по принципу действия (электромагнитные, магнитоэлектрические, индукционные, тепловые, полупроводниковые и т. д.); по виду контролируемой величины (времени, тока, напряжения, мощности, уровня и т. д.); по характеру воздействия на выходную цепь (контактные, бесконтактные) и др.

Реле времени используется в схемах защиты с выдержкой времени. Наиболее широкое распространение получили в схемах устройств защиты и автоматики реле тока (рис. 62).

Рис. 62. Токовое реле РТ-80:
1 — алюминиевый диск; 2 — сектор; 3 — червяк; 4 — поворотная рама; 5 — планка; 6 — контакты; 7 — пластина; 8 — регулировочный винт; 9 — якорь; 10 — штепсельное устройство; 11 — катушка; 12 — магнитопровод; 13 — шкала; 14 — пружина.

Их включают в цепь последовательно защищаемому оборудованию, они реагируют на увеличение тока в катушке. Реле срабатывает в случае, когда проходящий через него ток достигнет заранее установленного значение называемого током срабатывания I_ср.

Мгновенное срабатывание реле обеспечивает электромагнитная система, по катушке 11 которой проходит ток, превышающий в несколько раз установленный на шкале реле ток срабатывания. При прохождении тока по катушке поворотный якорь 9 притягивается правым плечом к магнитопроводу 12 и поднимает левое плечо с пластиной 7, в результате чего замыкаются пружинные контакты 6. Винт 8 служит для регулирования тока срабатывания — отсечки. При вывертывании винта 8 воздушный зазор между правым плечом якоря и магнитопроводом увеличивается и отсечка срабатывает при большем токе.

Реле минимального напряжения включается параллельно защищаемому оборудованию и реагирует на изменение напряжения. Если в сети нормальное напряжение, то контакты реле разомкнуты. При снижении уровня напряжения ниже установленного якорь реле поворачивается против часовой стрелки и контакты реле замыкаются.

Промежуточное реле служит для выполнения различных электрических блокировок, его применяют в схемах управления для размножения одного импульса по нескольким вспомогательным цепям. Наиболее широкое применение в качестве промежуточных в схемах управления нашли малогабаритные реле МКУ-48 и РПТ-100 (рис. 63).

Рис. 63. Промежуточное реле РПТ-100:
1 — контактные мостики; 2 — обмотка: 3 — якорь.

Регулировок тока и времени срабатывания реле не имеют.

При протекании тока по обмотке 2 возникает магнитный поток, который притягивает якорь 3 к магнитопроводу. Тяга, связанная с якорем, перемещает контактные мостики 1, посредством которых происходит замыкание разомкнутых и размыкание замкнутых контактов.

Токовые катушки реле управления и различных измерительных и контрольных приборов подсоединяются к вторичным обмоткам трансформаторов тока. При протекании тока по первичной обмотке трансформатора тока его вторичная обмотка должна быть постоянно замкнута через катушки приборов или реле. В тех случаях, когда возникает необходимость отключения катушки реле или прибора от вторичных цепей трансформатора тока, обмотки предварительно надежно закорачивают. Это выполняется для предотвращения повреждения изоляции обмоток и исключения поражения электрическим током работающих, так как в разомкнутой вторичной обмотке индуцируется опасное напряжение: если произойдет пробой изоляции обмотки, то при прикосновении к ним человека может произойти несчастный случай.

Герметический контакт — геркон (рис. 64) — применяется в реле, логических, суммирующих и других элементах вычислительной техники и представляет собой консольный пружинящий контакт, запаянный в стеклянную трубку диаметром до 6,25 мм, длиной 50 мм.

Рис. 64. Схема реле с магнитоуправляемым герконом:
1 — стеклянный корпус; 2 — контакт; 3 — катушка.

Серии герконов РПГ, РМГ, РЭС выпускаются на напряжение 3 — 24 В и 48 — 220 В.

Источник

Системы автоматики: системы автоматического контроля, управления и регулирования

Все элементы автоматики по характеру и объему выполняемых операций подразделяют на системы: автоматического контроля, автоматического управления, автоматического регулирования.

Система автоматического контроля (рис. 1) предназначена для контроля за ходом какого-либо процесса. Такая система включает датчик В, усилитель А, принимающий сигнал от датчика и передающий его после усиления на специальный элемент Р, который реализует заключительную операцию автоматического контроля — представление контролируемой величины в форме, удобной для наблюдения или регистрации.

Рис. 1. Система автоматического контроля

Независимо от количества элементов системы автоматического контроля являются разомкнутыми и сигнал в них проходит только в одном направлении — от объекта контроля Е к исполнительному элементу Р.

Система автоматического управления предназначена для частичного или полного (без участия человека) управления объектом либо технологическим процессом. Эти системы широко применяют для автоматизации, например, процессов пуска, регулирования частоты вращения и реверсирования электродвигателей в электроприводах всех назначений.

Усилитель А, не изменяющий принципа действия системы, необходим для ее практической реализации, когда мощность сигнала, поступающего от элемента сравнения UN, недостаточна для воздействия на рабочий орган L.

Рис. 2. Система автоматического регулирования

Рис. 3. Автоматическое регулирование по отклонению

Наряду с задающим воздействием на систему могут влиять различные дестабилизирующие факторы Q, которые вызывают отклонение регулируемой величины от заданной. Воздействия дестабилизирующих факторов, один из которых условно обозначен на рисунке буквой Q, могут проявляться в различных местах системы и, как принято говорить, поступать по различным каналам. Так, например, изменение температуры окружающей среды приводит к изменению сопротивления в цепи обмотки возбуждения, что в свою очередь влияет на напряжение генератора.

Однако где бы ни возникали воздействия Q (со стороны потребителя — ток нагрузки, вследствие изменения параметров цепи возбуждения), система регулирования будет реагировать на вызванное ими отклонение регулируемой величины от заданной.

В системе, использующей только такой принцип регулирования (рис. 4 и 5), фактическое значение регулируемой величины не учитывается. Принимают во внимание только одно возмущающее воздействие — ток нагрузки I н. В соответствии с изменением тока нагрузки происходит изменение магнитодвижущей силы (мдс) обмотки возбуждения L2, являющейся измерительным элементом данной системы. Изменение мдс этой обмотки приводит к соответствующему изменению напряжения на выводах генератора.

Рис. 4. Автоматическое регулирование по возмущению

Рис. 5. Принципиальная схема системы автоматики

Система, осуществляющая комбинированное регулирование (по отклонению и возмущению), может быть получена объединением ранее рассмотренных систем в одну (рис. 6)

Рис. 6. Система автоматики комбинированного регулирования

замкнутойтой не имеет замкнутой цепи воздействия по регулируемой величине, поэтому ее называют разомкнутой.

Системы автоматики по принципу действия подразделяют на статические и астатические. В статических системах регулируемая величина не имеет строго постоянного значения и с увеличением нагрузки изменяется на некоторую величину, называемую ошибкой регулирования.

В астатических системах статизм равен нулю и поэтому зависимость регулируемой величины от нагрузки представляет собой линию, параллельную оси нагрузки (рис. 7,6).

Рис. 8. Астатическая система автоматики

Однако существуют системы, называемые дискретными, в которых воздействие на рабочий орган осуществляется с перерывами, например система регулирования температуры подошвы утюга, в которой регулирующее воздействие может принимать только одно из двух фиксированных значений при непрерывном изменении регулируемой величины — температуры.

Рис. 9. Структурная схема системы телемеханики

Телесигнализация, как и телеизмерение, выдает оператору исходные данные для принятия решения по управлению ОК или служит для выработки управляющих воздействий в системах телеуправления и телерегулировки. Основное отличие этих систем от предыдущих заключается в том, что в первой из них используются дискретные сигналы типа «включить», «выключить», а во второй — непрерывные, подобно обычным системам регулирования.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник