А. Элементы автоматики Классификация систем автоматики (стр. 5 из 8)
А. Элементы автоматики Классификация систем автоматики (стр. 4 из 8)
Магнитные усилители.
Магнитным усилителем называется электромагнитное устройство, предназначенное для усиления электрических сигналов, в котором используются зависимость магнитной проницаемости ферромагнитных материалов на переменном токе от величины постоянного подмагничивающего поля, созданного или изменяемого входным сигналом. Магнитные усилители являются усилителями переменного тока, а управляются сигналом постоянного тока.
Основные преимущества:
1. Высокая надежность.
2. Высокий КПД.
3. Высокая чувствительность.
Недостатки:
1. Большая инерционность.
Принцип действия основан на использовании явления насыщения ферромагнитного сердечника магнитного поля.
Wp Wy Wp
Iy U -
При подаче переменного напряжения питания по обоим полуобмоткам рабочей обмотки будет протекать ток, вызывающий магнитное поле в каждом сердечнике, а также степень его намагниченности , которая будет определять величину магнитной проницаемости сердечника. Индуктивность дросселя (1 и 2 полуобмотки) определяется по формуле:
Lдр=
Где
- число витков,
- сечение сердечника,
- магнитная проницаемость,
- длина средней силовой линии.
Индуктивное сопротивление дросселя:
т.к индуктивность дросселя зависит от магнитной проницаемости, то в ненасыщенном состоянии сердечник будет обладать большой магнитной проницаемостью, следовательно индуктивность дросселя будет большая, а также индуктивное сопротивление будет большое, что вызовет в рабочей обмотке протекание малого начального тока. При подаче на управляющую обмотку напряжения управления, которое вызовет управляющий ток в обмотке управления и вызывающее общее магнитное поле обоих сердечников, причем в правом сердечнике оно противоположно вектору поля рабочей обмотки, а в левом совпадает с ним, что приводит к насыщению левого сердечника, а следовательно к резкому падению магнитной проницаемости в нем, индуктивности обмотки и индуктивного сопротивления.
|
|
|
Ток в рабочей обмотке увеличивается и определяется как отношение приложенного напряжения к полному сопротивлению дросселя и приемника и численно будет равен:
При смене полярности управляющего напряжения направление вектора магнитного поля управляющей обмотки изменяется на противоположное. При этом будет насыщаться правый сердечник. Усиление усилителя будет происходить за счет уменьшения сопротивления обмотки правого сердечника. Статическая характеристика будет проходить во втором квадрате при отрицательных токах управления симметрично характеристике в первом квадрате.
|
|
|
Усилители широко применяются как усилители высокой чувствительности малой и средней мощности в системах автоматического управления и регулирования.
Неэлектрические усилители.
1 . Пневматические усилители:
 |
Гидравлический усилитель.
Пневматический применяется в автомобильном, пассажирском транспорте, а также по взрыво- и пожароопасных производствах (типа сопло-заслонка) Состоит из входной и рабочей камеры, заслонки, мембраны связанной со штоком.
Входной сигнал подается на заслонку. Если он отсутствует, то воздух через входную камеру проходит через сопло наружу. Если на заслонку подать входной сигнал, заслонка будет прикрывать сопло, давление во входной камере будет возрастать, что вызовет увеличение давления в рабочей камере, которое будет воздействовать на мембрану значительно большей площади чем сечение входной камеры, что вызовет увеличение давления на шток во столько раз, во сколько площадь мембраны больше сечения входной камеры. Шток будет двигаться вниз.
Гидравлический усилитель со встроенной трубкой.
Основные параметры :
Коэффициент усиления: показывает, во сколько раз U(I,R) сигнала на выходе больше, чем на входе.
|
|
|
KДб=20Lg Uвых/Uвх= 20 LgK K= Uвых/Uвх
KpДб= 10Lg Pвых/Pвх
2. Входное сопротивление усилителя Rвх=Uвых/Iвх
Выходное сопротивление определяют между выходными зажимами при отключенном сопротивлении нагрузки
3. Чувствительность.
4. Полоса пропускания – наз. на обм. частот, в которой коэф. усиления изменяется не больше, чем это допустимо по тех.условиям.
5. Динамический диапазон – отношение амплитуд наиболее сильного и наиболее слабого сигналов на входе усилителя
D = 20Lg Uвх max/Uвх min
6. КПД
= P вых/
%
, потребляемая усилителем от всех источников питания
Стабилизаторы напряжения:
Стабилизатором называется устройство, автоматически поддерживающее значение выходной величины (напряжения, тока, давления, усилия) с заданной степенью точности. Классификация :
1.злектрические
2.неэлектрические
К электрическим относятся: электрические стабилизаторы, ферромагнитные стабилизаторы и феррорезонансные.
К неэлектрическим относятся стабилизаторы гидравлические и пневматические.
По принципу действия все стабилизаторы делятся на 2 класса:
1. Параматрические стабилизаторы , принцип действия которых основан на изменении одного из параметров цепи. Например, нелинейного изменения сопротивления эл.цепи. Параметрические стабилизаторы:
|
|
|
1.Стабилизаторы на стабилитронах
2.Ферромагнитные
3.феррорезонансные
К параметрическим относятся и неэлектрические. Изменяемый параметр – давление. 2.Компенсационные стабилизаторы – это электронные стабилизаторы, представляющие собой систему автоматического регулирования, поддерживающую на выходе схемы постоянными с заданной степенью точности напряжение или ток в приемнике.
Основным параметром стабилизаторов является коэффициент стабилизации, который определяется как отношение относительного приращения входного напряжения к относительному приращению выходного напряжения.
Требования, предъявляемые к источникам напряжения, питающего различные виды электронной аппаратуры:
1.Бытовая аппаратура должна питаться от источников питающего напряжения с коэффициентом стабилизации 200-300.
2. Системы автоматики должны питаться напряжением с коэффициентом стабилизации 2000-3000
3. Системы эл/выч. техники – Кст – более 5000.
 |
Ферромагнитный стабилизатор напряжения
 |
Iвх
Uвх
U2
Zn Un
Uвых
Ферромагнитным называется стабилизатор, принцип действия которого основан на уменьшении магнитной проницаемости одного из трансформаторов и соответственно нелинейного изменения индуктивного сопротивления его вторичной обмотки (в зависимости от величины входного сигнала). Включает в себя 2 трансформатора Т1 и Т2, сопротивление приемника. Трансформатор Т1 насыщен и изменяет индуктивное сопротивление вторичной обмотки в зависимости от входного напряжения(при увеличении Uвх). Т2 является ненасыщенным, изменение входного напряжения на нем вызывает линейное изменение выходного напряжения и называется компенсационным, потому что его вторичная обмотка включена встречно вторичной обмотке насыщенного трансформатора.
Работа стабилизатора: при увеличении входного напряжения на первичных обмотках возрастает входной ток, примерно пропорционально увеличению напряжения. На компенсационной обмотке пропорционально росту напряжения возрастает ток. На вторичной обмотке насыщенного трансформатора: напряжение вторичной обмотки и напряжение компенсационного трансформатора, вычитаясь друг из друга образуют выходное напряжение стабилизатора:
Uвых = U2 – Uк
Компенсационный стабилизатор напряжения.
Назначение элементов:
RБ – балансный резистор ограничивает ток через стабилитрон.
Rк – резистор цепи коллектора усилителя постоянного тока VT2
Стабилитрон служит для выработки эталонного напряжения, нелинейно изменяет свое сопротивление при изменении входного напряжения.
VT1 - регулируемый транзистор изменяет свое внутреннее сопротивление в зависимости от степени открытия и регулирует величину выходного напряжения
А. Элементы автоматики Классификация систем автоматики (стр. 5 из 8)
Делитель R1 – R2 – R3 служит для снятия выходного напряжения и подачи его с помощью потенциометра R2 на базу VT2
Переход Э-Б VT2 является сравнивающим устройством.
Переход Б-К VT2 является усилителем постоянного тока и исполнительным устройством.
Датчиком является движок потенциометра.
Задающее устройство – стабилитрон.
Регулирующий орган – VT1
Допустим, на входе схемы присутствует номинальное напряжение и соответственно на выходе вырабатывается стабилизированное выходное напряжение. При этом стабилитрон пробит, транзистор VT2 приоткрыт, VT1 полностью открыт, и это обеспечивает стабильное напряжение на выходе. Допустим, напряжение на выходе возросло, оно мгновенно выросло и на выходе - положительный потенциал делится, подаваемый на Б VT2 пропорционально увеличился, а напряжение стабилитрона подводимое к Э, осталось прежним, т.к. стабилитрон пробился и напряжение на нем не изменилось. VT2 резко откроется, ток К возрастет, на Rк увеличится падение напряжения, отрицательная полярность которого подводится к Б VT1. VT1 призакроется, его R внутр. увеличится и соответственно падение напряжения равно на столько, на сколько на сколько увеличилось Uвых. Uвх осталось прежним
Стабилизатор давления
Служит для поддержания постоянства давления газа или жидкости. Жидкость(воздух) от магистрали, питаемой компрессором или насосом, поступает в полость 1, через зазор между корпусом 2 и клапаном 8, рабочий агент попадает в полость 7, из которой подается к пневматическому или гидравлическому усилителю и исполнительному двигателю. Если давление в выходной магистрали понизится, то понизится давление в полости 7, перенесет поршень 3 вниз и увеличит зазор клапана. Уменьшается потеря давления в зазоре клапана, а давление в полости 7 будет расти. При повышении давления зазор клапана уменьшится. С помощью регулировочного винта 5 и шайбы 6 можно изменить натяжение пружины 4 и тем самым устанавливать требуемое значение стабилизированного давления Р.
Феррорезонансный стабилизатор.
С
Uвх
Zn Uвых
Uк
Схема
Uвых= f(Ic + IL2)
Uc
UL2
Ic IL2
Вольтамперная характеристика
Напряжение Uк направлено навстречу напряжению Uвых. Емкость конденсатора С выбирают из условия
, откуда
где ω = 2¶ f – угловая частота, L2 - индуктивность вторичной обмотки.
Нелинейность ВАХ Uвых =f( Ic + IL 2 ) более резкая, чем нелинейность характеристики одной индуктивности. Это улучшает стабилизацию.
Включение компенсационной обмотки повышает коэффициент стабилизации. Небольшое напряжение Uk , создаваемое этой обмоткой, изменяется пропорционально входному напряжению Uвх . Если Uвх увеличится, то несколько увеличится Uвых , но при этом увеличится и напряжение компенсации Uк , и увеличение Uвых в значительной мере компенсируется.
Феррорезонансные стабилизаторы имеют малую инертность, высокую надёжность и долгий срок службы. Работают в сетях со стабильной частотой.
Переключающие устройства.
Переключающим устройством называется устройство, предназначенное для коммутации Эл. Цепей постоянного и переменного тока малой, средней и большой мощности.
Классификация:
1.Реле постоянного и переменного тока.
2.Контакторы.
3.Магнитные пускатели.
4.Бесконтактные переключающие устройства.
5.Электронно-контактные реле.
6.Распределители.
Электрические реле.
Реле состоит из двух частей: управляющей цепи и исполнительной цепи. При увеличении входного воздействия тока или напряжения на управляющую цепь – управляющая цепь будет срабатывать только при определённых управляющих воздействиях: при х = хс , y = yc , скачком изменит своё состояние управляющая цепь. При этом y становится равным ус .
При дальнейшем увеличении х состояние управляющей цепи не изменится. При уменьшении входной величины х состояние управляемой цепи некоторое время будет оставаться без изменения, т.е. если х < хс , у = ус , и только лишь когда х = хотп – величина отпускания, то у станет равным уотп .
Параметры реле:
1. Напряжение, ток и мощность срабатывания реле – это эл. величины, обеспечивающие надёжное срабатывание реле.
2. Мощность управляющей цепи – это мощность, которая может быть передана через контакты реле.
3. Время срабатывания реле – это время между моментами подачи управляющего сигнала до воздействия контактов.
Нейтральные реле постоянного тока.
Поляризационные реле.
Реле с короткозамкнутым витком.
Контакторы.
Контактором называется силовое эл. магн. реле, имеющее мощную контактную систему, предназначенную для коммутации рабочих цепей электродвигателя.
Магнитный пускатель.
Магнитный пускатель предназначен для дистанционного управления работой 3-х фазных асинхронных электродвигателей и представляет собой контактор с мощными контактными группами.
Бывают реверсивные и нереверсивные.
В магнитный пускатель включаются одно – два тепловых реле для защиты электродвигателя от перегрева, а также имеются предохранители для защиты от К.З.
Нереверсивный пускатель имеет один контактор, реверсивный – два.
Силовая часть магнитного пускателя включает в себя эл. двигатель, 2 тепловых реле, 2 группы рабочих контактов, предохранители. Управляющая цепь – кнопка «стоп», кнопка «пуск» КВ, катушка реле рабочих контактов и нормально замкнутого контакта КВ, кнопка «пуск2» КН, катушка реле рабочих контактов КМ2 , блок-контакт этого реле и нормально замкнутый контакт теплового реле.
Работа: при нажатии кнопки «пуск1 » КВ запитывается катушка конденсатора 1 КМ. Питание проходит через нормально замкнутый контакт контактора 2, через тепловое реле КК на фазу А. Катушка контактора КМ1 намагничивается и приводит к замыканию рабочих контактов двигателя КМ1 , блок - контакта кнопки «пуск» КМ1 и размыканию контакта КВ. Кнопка «пуск» отпускается, питание проходит с фазы С на А.
Для того, чтобы перевести движение двигателя в обратную сторону, нажимается кнопка «стоп», двигатель останавливается, нажимается кнопка «пуск2» КН. При этом питание пойдёт от фазы С через кнопку «стоп», кнопку КН, катушка КМ2 , контакт КВ контактора 1, контакт теплового реле, фаза А. При этом сработает блок – контакт КМ2 и разомкнётся контакт КН, включится 2-я группа рабочих контактов КН2 , двигатель начнёт вращаться в обратную сторону.
Электронно –контактные реле.
Бесконтактные переключающие устройства.
Распределители.
Распределителями называются устройства, автоматически подключающие по заданному закону или по программе различные источники информации к одному потребителю.
Бывают:
1. Электронно-лучевые.
2. Электронно-цифровые, которые также в соответствии с заданным входным кодом преобразуют сигналы.
Электронно-лучевой распределитель.
Электронно-лучевой распределитель представляет собой ЭЛТ, на экране которой установлены контакты переключающих цепей. Переключение происходит электронным лучом трубки.
Эл. луч с помощью отклоняющей системы или в каком-то другом порядке попадает на контакты переключающих цепей и подключает источник информации к потребителю, который снимает заданную информацию, после чего подключается следующий источник.
Электронно-цифровой распределитель.
Схема состоит из 3-х триггеров, к которым подключаются источники входной информации. Триггеры подключены к шине установки нуля вторым входами. Три конъюнктора, на которые подводятся прямые выходы триггеров. Ко вторым входам контакторов подводятся шины считывания.
Работа схемы: допустим, что на входы триггеров поступил код 001. При этом первый триггер опрокинется в единичное состояние, и на его прямом выходе будет присутствовать сигнал логической единицы, который поступит на первый вход первого конъюнктора. На Т2 и Т3 поступят сигналы логического нуля. Т2 и Т3 остаются в нулевом состоянии. Из их прямых выходов снимаются сигналы логического нуля, поступающие соответственно на 2 и 3 конъюнкторы.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 35; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!