Электромагнитное реле

Вводная часть

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Элементы автоматизированного электропривода в системах автоматизации технологических процессов.

Цель работы:

1. Ознакомиться с конструкцией и принципом работы электро­магнитных реле и магнитных пускателей.

2. Изучить принципы построения схем на э/м реле в устрой­ствах автоматизации технологических процессов.

3. Изучить работу типовых узлов и схем автоматизированного электропривода на примерах схем автоматизации технологических процессов.

Автоматическое управление любым технологическим процес­сом (объектом управления) всегда включает в себя три стадии:

- получение информации о текущем состоянии процесса;

- переработку полученной информации по определенному алгоритму;

- формирование управляющего воздействия;

каждую из которых можно рассматривать как преобразование информации. Т.е., весь процесс управления может рассматриваться как последовательность преобразований информации, которая посту­пает от объекта управления и в переработанном виде опять возвра­щается к нему.

Необходимо заметить, что информация в автоматическом уп­равляющем устройстве существует не сама по себе, а представле­на в виде значений так называемого носителя информации – сигнала.

В качестве информационных сигналов могут использоваться различные физические величины, но чаще всего используются элек­трические: ток, напряжение, сопротивление и др. Причина такого предпочтения не в том, что электричество обладает свойством при­давать устройству «интеллект», а в том, что электрические сигна­лы удобно передавать на расстояние, да и устройства обработки электрических сигналов получаются, на современном уровне разви­тия техники, более надежными, быстродействующими, компактны­ми и дешевыми, чем на другой физической основе.

Отмечено, что иногда конструкторы средств автоматизации вынуждены отказываться от исполь­зования электрических носителей информации. Например, при автоматизации пожаро- и взрывоопасных производств, во избежа­ние появления искр при переключениях контактов в электричес­ких цепях, используют в качестве сигналов величины давления и расхода сжатого воздуха или жидкости; - так называемая пневмо- и гидроавтоматика.

Функционирование управляющего устройства представ­ляет собой последовательность преобразований сигналов, а лю­бой из элементов автоматического устройства есть преобразо­ватель сигналов. В зависимости от того, какие значения могут принимать сигналы, все многообразие элементов автоматики можно разделить на две большие группы: элементы непрерывно­го действия и дискретные элементы. В элементах непрерывного действия сигнал является непрерывной функцией и может прини­мать любые значения в пределах между минимальным и макси­мальным значениями.

Дискретные элементы могут принимать только конечное чис­ло состояний. Часто используются элементы, у которых сигнал принимает только два состояния: например выключатель в электричес­кой цепи, - либо цепь замкнута и ток протекает, либо - разомкнута, ток отсутствует, промежуточных состояний нет. Необходимо отметить, что малое число состояний дискретного элемента не является препятствием при создании сложных автоматических устройств, более того, именно дискретные элементы позволяют создавать надежные «высокоинтеллектуальные» автоматические устройства, по­зволяющие решать любые задачи автоматизации производствен­ных процессов. Максимальное число состояний системы S, состоящей из М элементов, каждый из которых может принимать N состояний, вычисляется по формуле:

S=M^N (2.1)

Система, состоящая из двух выключателей, каждый из которых может быть только включенным или выключенным (2 состо­яния), может принимать не более четырех состояний (выполнять не более 4-х различных действий). Для десяти элементов, принимающих по 2 состояния, общее возможное число комбинаций составляет:

S = 2¹⁰ = 1024; а для M = 100, S = 2¹⁰⁰ ≈ 1,2677 × 10³⁰

Возможности автоматического устройства определяются не столько возможностями отдельных элементов, сколько числом этих эле­ментов и совокупностью связей между ними. Иначе говоря, использование дискретных элементов является перспективным направлением созда­ния сложных устройств путем наращивания числа составляющих эле­ментов, при упрощении их функций.

Примером такого сложного устройства может служить цифровая вычислительная машина (ЦВМ); - число элементов в ней ограничено, хотя и достаточно большое, пере­чень же задач, которые могут выполняться машиной, не поддается пе­речислению. Очевидно, что введение связей между элементами устрой­ства уменьшает число возможных его состояний, но при этом устройству можно придать желаемую функцию поведения, т.е. "программировать" от­ветную реакцию устройства на различные входные сигналы.

В практике автоматизации производства используются различные дискретные элементы: электромагнитные реле, контактные датчики, полупроводниковые логические элементы, в том числе и в интеграль­ном исполнении (на полупроводниковом кристалле формируется систе­ма дискретных элементов, связанных между собой).

Электромагнитное (э/м) реле является одним из наиболее старых, им более ста лет, и одним из самых распространенных элементов современной автоматики. Устройство реле приведено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Электромагнитное реле

а – конструкция;

б – условное обозначение в схемах

Оно состоит из катушки электромагнита 1, сердечника 2, подвижного якоря 3, возвратной пружины 4 и контактных пружин (контактов) 5. При пропускании тока через катушку создается маг­нитный поток, благодаря чему образуется тяговое усилие, якорь при­тягивается к сердечнику и перемещает контакты, которые замыка­ются (контакты а, b) или размыкаются (контакт с). При составлении схем устройств на э/м реле используют условное обозначение реле. Контакты реле изображаются в таком состоянии, в каком они нахо­дятся при обесточенной катушке (отпущенном якоре), т.е. контакты "а" и "b" при отсутствии тока через катушку разомкнуты, а контакт "с" - замкнут. Пунктирную линию, показывающую механическую связь между катушкой и контактами изображать необязательно, но, в таком случае, вводятся буквенные и цифровые обозначения; катушка обозначается буквой К с порядковым номером реле, а обо­значение контактов повторяет обозначение катушки, к которому че­рез точку или двоеточие добавляется порядковый номер контакта (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Условное графическое обозначение э/м реле

Реле имеет два замыкающихся контакта - К1.1 и К1.2 и один размыкающийся - К1.3.

Необходимо подчеркнуть, что катушка реле и контакты между собой электрически изолированы и могут находиться в разных электрических цепях. Например, катушку реле можно питать током низкого напря­жения, в то же время, контакты могут управлять цепями высокого напряжения. Такое разделение цепей позволяет повысить безопасность эксплуатации различных устройств: мощных высоковольтных двигате­лей, нагревателей и др. Управление катушкой реле производится обычно кнопками, выключателями или контактами других реле или датчиков.

Т.о., э/м реле является элементом с одним входным сигналом (ток в катушке) и несколькими выходными сигналами (токи через контакты). При этом каждый из выходных сигналов может прини­мать только два состояния; контакт либо разомкнут, либо замкнут (рис. 2.3.). Несмотря на простую конструкцию и принцип работы отдельного реле, совокупность взаимосвязанных реле позволяет выполнять слож­ные функции, в том числе и математические операции.

Рис. 2.3. Схема самоблокировки

Приведенная схема позволяет, «запомнить» на неограниченное время кратковременный сигнал нажатия кнопки.

В исходном состоянии ни в одной из цепей тока нет. При нажа­тии на кнопку S1 замыкается цепь катушки реле К1; ток проходит через кнопку S1 и катушку К1. Прохождение тока через катушку К1 приведет к замыканию контактов реле К 1.1 и К 1.2, загорится лампа H1. После отпускания кнопки ток в катушке К1 не прекратится, т.к. цепь катушки будет замкнута собственным контактом реле К1.1; в результате К1 останется включенной, лампа H1 останется гореть. Выключить ее кнопкой S1 невозможно. Такая схема получила название "схема самоблокировки", т.к. контакт К 1.1 бло­кирует кнопку S1. На рис. 2. т" приведена более сложная схема. В исходном состоянии все цепи разомкнуты. При нажатии на кнопку S1 сработает реле К1, замкнутся контакты К 1.1 и К 1.3, а контакт К 1.2 - разомкнётся.

Рис. 2.4. Схема включения контактной группы многоцелевого действия

Замкнутый контакт К1.1 включает реле К2, которое замыкает контакты К2.1, К2.2 и К2.3; загорится лампа HI. Реле КЗ и К4 оста­нутся выключенными, т.к. при замкнутом К2.2 разомкнут К1.2, а при замкнутом К1.3 - разомкнут К3.2. Лампа Н2 остается выклю­ченной. При отпускании кнопки реле К1 выключится, но реле К2 ос­танется работать (за счет контакта К2.1); контакт К 1.2 замыкается,
К2.2 замкнут - включится реле КЗ, но реле К4 останется выключен­ным, т.к. разомкнутым будет контакт К1.3. При повторном нажатии S1 замкнется К 1.3, КЗ.2 будет оставаться замкнутым, сработает реле К4 и включится лампа Н2. Т.о. лампа Н2 зажглась после второго нажа­тия. Непосредственной практической ценности схема не представляет, но она демонстрирует возможность построения на реле устройств, выполняющих функцию счета (лампа Н2 зажглась после 2-го нажатия кнопки). Аналогично можно было бы выполнить уст­ройство, осуществляющее, к примеру, суммирование или другие ариф­метические или логические операции.

Во избежание некоторой путаницы в терминологии, надо заме­тить, что при ссылках в тексте, например в рассмотренном выше описании работы схемы, и катушки реле и сами реле именуются одинаково: Kl, К2 и т.д. Но на схемах это обозначение относится только к соответствующей катушке электромагнита реле.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 119; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!