Электрические и магнитные элементы автоматики кратко
Обновлено: 30.06.2024
1. Любые простые и сложные устройства автоматики состоят из связанных между собой элементов.
Элементом автоматики называют часть устройства автоматической системы, в которой происходят качественные или количественные преобразования физической величины. Элементы отдельного устройства автоматики осуществляют передачу преобразованного воздействия от предыдущего звена к последующему.
В общем виде любой элемент автоматики можно представить как преобразователь энергии, на вход которого подается некоторая величина Х, а с выхода снимается величина У. Величину Х называют входным, а величину У – выходным сигналом элемента автоматики.
В некоторых элементах Х преобразуется в У за счет энергии, получаемой от входной величины Х. В других элементах для этого преобразования необходим дополнительный источник энергии. Классификацию устройств и элементов автоматики обычно производят по их функциональному назначению и по виду энергии на входе и выходе.
Функции, выполняемые элементами автоматики, разнообразны. С помощью отдельных элементов осуществляются измерительные, усилительные, управляющие и исполнительные функции автоматических устройств.
Подразделяя элементы автоматических устройств по характеру выполняемых функций, можно выделить следующие основные виды: датчики или измерительные (чувствительные) элементы; реле (электрические, гидравлические, пневматические); преобразователи и усилители; исполнительные механизмы и регулирующие органы; вычислительные устройства, включаемые в схемы автоматики.
2.Датчиком называют чувствительный элемент автоматического устройства, воспринимающий контролируемую величину и преобразующий её в сигнал, удобный для передачи на расстояние и воздействия на последующие элементы автоматических устройств.
Иногда датчик называют измерительным (воспринимающим) элементом. В частности, измерительным элементом датчик называют тогда, когда в качестве него используют обычный прибор измерительной техники (термометр, расходомер, уровнемер).
Наибольшее распространение получили датчики, в которых какие-либо неэлектрические величины преобразуются в электрические, так как последние (ток, напряжение и др.) могут легко измеряться, усиливаться, передаваться на значительные расстояния, а при необходимости преобразовываться в другие величины.
Датчики, в которых неэлектрические величины преобразуются в электрические могут быть разделены на 2 группы: параметрические, в которых изменение соответствующей неэлектрической величины преобразуется в изменение параметра электрической цепи – активное, индуктивное или емкостное сопротивление, и генераторные, в которых изменение неэлектрической величины преобразуется в электродвижущую силу.
Индуктивные датчики, основанные на изменении индуктивного сопротивления катушки, преобразовывают линейное или угловое перемещение измерительного органа в электрическую величину. Они нашли большое применение при измерении и регулировании давления и расхода различных жидкостей и газов благодаря простоте своей конструкции и возможности непосредственного использования тока промышленной частоты (50 Гц).
Емкостные датчики, основанные на изменении емкости, в противоположность индуктивным мало чувствительны при частоте тока 50 Гц и требуют при этой частоте усилительных устройств. При высоких частотах порядка 1000 Гц и более они обладают хорошей чувствительностью.
Изменение емкости достигается регулированием расстояния между пластинами датчика, изменением их рабочей поверхности или диэлектрических свойств среды, в которой находятся пластины.
Датчики сопротивления применяют для преобразования неэлектрических величин, когда измерительный орган чувствительного элемента совершает линейное или вращательное движение, а также в тех случаях когда сопротивление датчика может изменяться под воздействием параметров среды, в которой помещен датчик.
Термоэлектрические датчики основаны на прямом преобразовании тепловой энергии в электрическую. В качестве таких датчиков служат термопары, имеющие спай двух электродов из разных металлов. При нагревании спая между электродами возникает электродвижущая сила, пропорциональная температуре.
Фотоэлектрические датчики основаны на использовании воздействия изменений входного параметра на интенсивность светового излучения. Источником светового излучения обычно являются лампы накаливания. Иногда вместо светового излучения используют излучение рентгеновской трубки или радиоактивного вещества.
Наряду с электрическими широко применяют датчики, непосредственно воспринимающие изменения неэлектрических величин (параметров). В качестве таких датчиков в схемах автоматики широко используют контрольно-измерительные приборы давления, уровня, расхода, температуры и качественного состава среды.
3.В ряде случаев автоматическое управление может осуществляться путем скачкообразного изменения управляемой величины при определенных значениях управляющей величины. Такое прерывистое воздействие на процесс называется релейным управлением, а используемые для этой цели устройства называются реле.
Реле обычно состоят из 3-ех основных органов: воспринимающего (чувствительного), который воспринимает управляющее воздействие и преобразует его в воздействие на промежуточный орган; промежуточного, который при достижении управляющим воздействием заданной величины, передает это воздействие исполнительному;исполнительного, осуществляющего скачкообразное изменение управляемой величины.
У реле, предназначенных для управления работой электрических цепей, исполнительным органом служат контакты; существуют также и бесконтактные (электронные, магнитные) реле.
Реле можно классифицировать по ряду признаков. В зависимости от рода воспринимаемых физических явлений их делят на электрические и неэлектрические (тепловые, механические, оптические, акустические и др.).
Электрические реле по принципу действия делят на электромагнитные (нейтральные и поляризованные), магнитоэлектрические, электронные, ионные, индукционные и по параметру, на который реагирует воспринимающий орган на реле тока, напряжения, мощности, частоты, сдвига фаз.
Тепловые делят на реле с линейным расширением, биметаллические, реле с плавлением.
Механические реле по воспринимаемому параметру делят на реле силы, перемещения, скорости, ускорения, частоты.
По назначению различают: пусковые реле (контакторы, магнитные пускатели); реле, включающие и выключающие различные агрегаты с помощью кнопок, расположенных на пульте управления; максимальные, отключающие контролируемый участок электрической цепи, когда ток, напряжение, температура, давление и т.д. станут больше определенного значения; минимальные, отключающие контролируемый участок электрической цепи, когда напряжение, ток, температура, давление и т.д. станут меньше определенного значения; промежуточные, которые служат для изменения воздействующего импульса, когда мощность контактов первичного реле недостаточна; реле времени, срабатывающие через определенное время после запуска, обеспечивая тем самым необходимую выдержку при включении различных электрических цепей.
3. Устройства для измерения сигналов в автоматических системах.
5. Аппаратура управления. Контакторы, магнитные пускатели.
6. Аппаратура защиты. Плавкие вставки, автоматические выключатели.
1. Автоматы и автоматика.
Автоматами называют устройства, способные управлять различными объектами и процессами без непосредственного участия человека.
Автоматические устройства известны издавна. Однако автоматы, созданные в древности или в средние века, не имели большого практического значения, использовались для развлечения.
Промышленные системы автоматического регулирования появились во второй половине 18 века. В 1765 г. русский механик И.И.Ползунов изобрел автоматическое устройство, регулирующее уровень воды в котле паровой машины. Идея Ползунова в различных технических решениях до настоящего времени находит применение в системах поддержания заданного уровня жидкости в сосуде. В частности, регулятор уровня бензина в поплавковой камере автомобильного карбюратора работает по тому же принципу, что и регулятор И. И. Ползунова. Несколько позже, в 1784 г., английский механик Д. Уатт изобрел центробежный регулятор частоты вращения вала паровой машины.
К середине прошлого века было изобретено большое число автоматов, различных по принципу действия и областям применения. Одновременно накопилось достаточно много фактов, свидетельствующих о том, что всем автоматическим устройствам присущи некоторые общие черты. Оказалось, что любой автомат может быть разложен на ограниченное число типовых звеньев, а автоматическая система с заданными свойствами может быть собрана из отдельных элементов по определенным правилам.
Поскольку были найдены общие методы разработки любого автомата, не зависящие от его физической природы, появилась необходимость в их систематизации и выделении автоматических устройств в особую группу, в которой физические процессы подчиняются специфическим закономерностям.
Автом атика как самостоятельная наука, изучающая методы анализа и синтеза автоматов, позволила ускорить автоматизацию различных сторон человеческой деятельности.
Можно говорить о научных, социальных, философских и других аспектах автоматизации, но во всех случаях следует четко различать цели автоматизации и последствия, к которым она приводит в условиях социалистического и капиталистического строя.
В условиях капитализма, где конечная цель производства - получение максимальной прибыли, применение автоматов ведет к росту безработицы.
При социализме, где цель производства - удовлетворение потребностей человека, автоматизация не вступает в противоречие с интересами рабочего.
Теория автоматического регулирования как наука возникла из потребностей практики.
В настоящее время успешно решается проблема автоматизации не только физической, но и умственной деятельности человека.
2. Структура системы автоматического управления По принципу действия различают разомкнутые и замкнутые системы автоматического регулирования (САР).
Возможны два варианта разомкнутых систем. В одном случае регулятор воздействует на регулируемый объект по заранее разработанной и записанной программе. В другом — возмущающее воздействие на объект измеряют, полученный сигнал усиливают и подают на исполнительное устройство, которое перемещает регулирующий орган (например, руль) так, чтобы скомпенсировать действие возмущающей силы (рис. 10.1).
Рис. 10.1. Структурная схема разомкнутой САР
Принципиальный недостаток этой схемы — необходимость измерения возмущающих воздействий. Поскольку многие реальные объекты регулирования подвержены таким возмущающим воздействиям, которые невозможно учесть и измерить, то разомкнутые системы не в состоянии обеспечить заданную точность регулирования.
Этот недостаток отсутствует в замкнутой системе (рис. 10.2), где сигнал с выхода регулируемого объекта поступает на сумматор С и сравнивается с входным сигналом. Цепь, по которой сигнал с выхода регулируемого объекта подается в сумматор, называется цепью обратной связи, а сам сигнал — сигналом обратной связи x oc.
Рис. 10.2. Структурная схема замкнутой САР.
Регулирование в замкнутой системе осуществляется по рассогласованию:
При нормальных режимах работы сумматор осуществляет вычитание сигналов.
При этом регулятор измеряет x и воздействует на регулируемый объект таким образом, чтобы x = x вх x oc 0. В этом случае x oc x вх, а положение объекта, характеризуемое сигналом x oc, соответствует сигналу управления x вх.
Независимо от числа и характера возмущающих воздействий в пределах, на которые рассчитана система, на регулятор поступает только один сигнал x.
Замкнутые системы обеспечивают управление объектом в самых сложных условиях и играют важную роль в современной автоматике.
3. Устройства для измерения сигналов в автоматических системах
Измерительное устройство состоит из чувствительного элемента и датчика.
Чувствительный элемент реагирует на изменения измеряемой физической величины.
Датчик преобразует эти изменения в электрические сигналы.
В радиотехнике и автоматике для получения электрических сигналов используют индуктивные и емкостные датчики, работающие на переменном токе.
Рассмотрим для примера емкостный датчик (рис. 10.10), помещенный в бак с топливом, которое имеет абсолютную диэлектрическую проницаемость T, образован двумя коаксиальными трубками. Топливо свободно проникает в промежуток между этими трубками; следовательно, емкость конденсатора зависит от T. Так как значение диэлектрической постоянной 0 воздуха значительно отличается от значения T, то при изменении уровня жидкости в баке изменяется емкость конденсатора, образованного концентрическими трубками.
Рис. 10.3. Устройство емкостного датчика
В системах автоматического регулирования температуры широко применяют резистивные датчики, изготовленные из полупроводниковых материалов, сопротивление которых изменяется с изменением температуры (терморезисторы).
На изменении электрических свойств газовой среды под воздействием радиоактивного облучения основан принцип действия ионизационных датчиков.
Используют в автоматике и генераторные датчики, в которых изменение неэлектрической величины вызывает появление ЭДС. К генераторным датчикам относятся индукционные, термоэлектрические, пьезоэлектрические преобразователи, тахогенераторы и др.
Совершенствование датчиков — это повышение их чувствительности, надежности, а также миниатюризация.
4. Реле
Одним из наиболее распространенных элементов современных автоматов является реле, которое обеспечивает скачкообразное изменение выходного сигнала при подаче на вход управляющего сигнала.
На рис. 10.4 изображена схема электромагнитного реле. Сердечник 1, ярмо 2 и якорь 3 изготовляются из электротехнической стали. При прохождении тока І по обметке 4 якорь притягивается к сердечнику, замыкая контакты 5, приваренные к упругим пластинкам из фосфористой бронзы. Все металлические детали крепятся на эбонитовом основании. При обесточивании обмотки реле якорь возвращается в исходное состояние пружиной 6 и токопроводящие контакты реле размыкаются.
Рис. 10.4. Схема электромагнитного реле
Реле срабатывает (замыкает контакты) при определенном токе — токе срабатывания I CP. Для получения надежного контакта обмотку сердечника реле питают током, который в 3—4 раза превышает ток срабатывания.
Ток, при котором якорь отрывается от сердечника, называют током отпускания I OTП. Вследствие гистерезиса магнитной системы реле ток отпускания оказывается в несколько раз меньше тока срабатывания.
Электромагнитное реле можно сделать чувствительным к полярности напряжения, подводимого к обмотке сердечника. Это достигается некоторым усложнением конструкции реле и подмагничиванием сердечника с помощью встроенного постоянного магнита. При этом управляющее напряжение положительной полярности вызывает замыкание одной пары контактов, а при изменении полярности напряжения якорь отклоняется в противоположную сторону и замыкает другую пару контактов. Такое реле называется поляризованны м.
В системах автоматики нередко возникает необходимость включения агрегатов к исполнительных устройств в определенном порядке последовательно во времени.
Такое включение электрических машин и аппаратов можно осуществить с помощью реле, контакты которых замыкаются не сразу после подачи управляющего напряжения, а через некоторое время, значительно превышающее время срабатывания реле. Реле, у которого замыкание (размыкание) контактов происходит с необходимой задержкой, называют реле врем ени.
5. Аппаратура управления Аппараты управления предназначаются для включения и отключения электрических цепей, пуска, остановки, торможения и реверсирования электродвигателей. Здесь будут рассмотрены лишь самые основные аппараты, применяемые для ручного, дистанционного (на расстоянии) и автоматического управления. Как правило, аппараты управления и защиты поступают в смонтированном виде в комплектных устройствах, изготовляемых на заводах. Такими устройствами являются различные панели, шкафы, станции и блоки управления, распределительные пункты и щиты.
Рубильники и переключатели — наиболее простые аппараты для включения, отключения и переключения электрических цепей. Выпускаются в одно-, двух-, трехполюсном исполнении для сетей напряжением до 660 В и на токи от 25 до 600 А. Они имеют следующие исполнения: открытые (Р), открытые с центральным управлением (РПЦ), с боковым приводом (РПБ) и со смещенным приводом (РПС).
Устанавливаемые отдельно рубильники должны иметь кожухи для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям и ожога от электрической дуги, возникающей при отключении электрической цепи или электроприемника.
Пакетные выключатели и переключатели типа ПК и НПК удобны благодаря своим небольшим габаритам и компактности при довольно значительной разрывной мощности. Выпускаются на токи от 10 до 400 А при напряжении переменного тока до 380 В. Подразделяются на открытые (ПК) и герметические (ГПК). Для гашения электрической дуги выключатели снабжаются специальными фибровыми шайбами, выделяющими при ее возникновении водород, углекислый газ и водяной пар, что и способствует ее гашению.
Реостаты — устройства, состоящие из регулируемого активного сопротивления и переключающего механизма. Подразделяются в зависимости от назначения на пусковые, регулировочные, нагрузочные, реостаты для цепей возбуждения. Бывают реостаты с воздушным и масляным охлаждением. Резисторы для реостатов изготовляют из константана, манганина, нихрома, фехраля, стальной проволоки и чугуна. В системах мощных электроприводов часто применяют ящики с чугунными резисторами, включаемыми и отключаемыми с помощью контакторов.
Контакторы и магнитные пускатели — это электромагнитные аппараты, применяемые в схемах дистанционного и автоматического управления электродвигателями или в сетях наружного и внутреннего освещения.
Контакторы служат для частых включений и отключений цепей под нагрузкой, но не рассчитаны на отключение токов короткого замыкания и поэтому устанавливаются вместе с аппаратами защиты (см. дальше). Работают в цепях постоянного и переменного тока. Имеют различные габариты и конструктивное устройство в зависимости от коммутируемых тока (от 6,3 до 1000 А) и напряжения (36—660 В).
Магнитный пускатель представляет собой малогабаритный трехполюсный контактор переменного тока, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Как правило, магнитный пускатель имеет два встроенных тепловых реле для защиты электродвигателя от перегрузки (но не от короткого замыкания).
Рубильник Р служит для полного обесточивания цепи. Подбор нагревательных (биметаллических) элементов для тепловых реле производится по справочникам или каталогам.
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема управления трехфазным асинхронным нереверсируемым электродвигателем на основе магнитного пускателя Промышленностью выпускаются нереверсивные и реверсивные пускатели для управления электродвигателями, требующими изменения направления вращения.
Схемой предусматривается электрическая блокировка, не допускающая одновременного включения двух контакторов, так как это равносильно короткому замыканию. Реверсивные пускатели снабжаются также механической рычажной блокировкой, исключающей одновременное включение контакторов. Таким образом, в целях надежной работы магнитные пускатели имеют двойную блокировку — электрическую и механическую.
В жилищно-коммунальном хозяйстве городов (в квартальных котельных, в крупных насосных станциях) применяют асинхронные электродвигатели мощностью 100— 300 кВт и более с фазным ротором. Особенностью их является наличие реостата в цепи ротора, благодаря чему пусковой ток ограничивается до величины порядка двукратной по отношению к номинальному току и, следовательно, ограничены колебания напряжения в питающей сети.
6. Аппаратура защиты
Длительная перегрузка проводов и кабелей, а также короткие замыкания вызывают повышение температуры жил и изоляции свыше допустимых величин, вследствие чего изоляция преждевременно изнашивается. Это может и некоторых случаях привести к пожару или поражению людей электрическим током. Для предотвращения указанных повреждений в сетях устанавливают защитные аппараты (плавкие предохранители, автоматические выключатели, специальные токовые реле), которые обеспечиваю т отклю чение участка цепи при непредвиденном увеличении токовой нагрузки сверх длительно допустим ой.
Широко распространены плавкие предохранители благодаря простоте и малой стоимости.
Плавкий предохранитель состоит из двух основных частей: корпуса (патрона) из электроизоляционного материала и плавкой вставки из цветного металла.
Концы плавкой вставки соединены с клеммами, с помощью которых предохранитель включается в линию последовательно с защищаемым потребителем или участком цепи. Плавкая вставка выбирается с таким расчетом, чтобы она плавилась раньше, чем температура проводов линии достигнет опасного уровня или перегруженный потребитель выйдет из строя.
Ном инальны м током плавкой вставки называют наибольший ток, при котором заводом-изготовителем гарантируется, что плавкая вставка будет неопределенно долгое время работать не расплавляясь. При токе, превышающем номинальный на 25—30% и более, плавкая вставка расплавляется и защищаемый участок сети отключается. Время расплавления плавкой вставки предохранителя зависит от силы тока перегрузки. Чем больше ток, тем быстрее наступает расплавление. Зависимость полного времени отключения (продолжительность расплавления вставки и горения дуги) от отключаемого тока называется времятоковой или защитной характеристикой.
Рис. 4. Время-токовая (защитная) Рис. 5. Зависимость времени перегорания характеристика плавкой вставки. вставки плавкой от силы тока в относительных единицах На этой кривой, строящейся экспериментальным путём, особо выделяются следующие токи, которые используются для выбора плавких вставок: I min наименьший из токов, расплавляющих вставку, при меньших токах вставка уже не расплавляется; I 10 - ток, при котором плавление вставки и отключение сети происходит через 10 с после установления тока; I HOM - номинальный ток вставки, т.
е. ток, при котором вставка длительно работает, не нагреваясь выше допустимой I 10 температуры; токи связаны простым соотношением: I HOM =.
2,5 При графическом изображении зависимости времени перегорания вставки от тока по оси абсцисс иногда откладывают не абсолютное значение тока, а отношение тока к его номинальному значению (рис. 5).
Номинальный ток плавкой вставки можно определить и по следующей эмпирической формуле:
где d - диаметр проволоки, мм; k - коэффициент, зависящий от материала плавкой вставки (для меди k = 80 ). Минимальный ток определяют из приближенного соотношения I min (1, 3 1,5)I HOM.
Автоматические выключатели имеют значительные преимущества перед предохранителями благодаря более точным защитным характеристикам, возможности повторного использования после отключения. Их можно также использовать для нечастых коммутаций (включений и отключений) цепи, т. е. можно при определенных условиях совмещать наряду с функциями аппарата защиты функции рубильника. Автоматы исключают возможность применения некалиброванных предохранителей, что, к сожалению, часто практикуется в установках с предохранителями.
Контакты автоматических выключателей замыкаются с помощью ручного или механического привода. Размыкание контактов наступает автоматически при изменении состояния цепи, связанного с перегрузкой, коротким замыканием, исчезновением или чрезмерным понижением напряжения. Механизм, с помощью расцепителем.
которого осуществляется размыкание цепи, называется Отечественная промышленность выпускает автоматические выключатели на различные токи и напряжения. Наиболее распространены установочные автоматы серий А-3100 (рис. 4), А-3700 (рис. 5), АП-50 (рис. 6), АЕ-1000. Расцепители у этих автоматов могут быть трех типов: электром агнитны е, тепловы е и ком бинированны е (с тепловыми и электромагнитными элементами). Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластинку из двух металлов с различными коэффициентами удлинения. При определенном значении тока пластинка нагревается и, изгибаясь, размыкает цепь. Чем больше ток, тем быстрее происходит размыкание. З ависим ость врем ени срабаты вания от тока назы ваю т защ итной или врем я-токовой характеристикой автом ата.
Тепловые расцепители имеют обратнозависимую от тока характеристику.
Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку с сердечником (стальным) — якорем и пружинным устройством. При определенном значении тока усилие, развиваемое электромагнитом, превысит удерживающее усилие пружины и происходит практически мгновенное размыкание цепи.
Наиболее целесообразны автоматы с комбинированными разделителями, которые осуществляют с помощью теплового расцепителя защиту от перегрузки, а с помощью электромагнитного расцепителя — защиту от коротких замыканий. При токе (8…10) I НОМ.РАСЧ электромагнитный расцепитель срабатывает практически мгновенно, тепловой расцепитель — тем быстрее, чем больше ток. Общий вид и защитная характеристика автомата А-3100 приведены на рис. 4.
Автомат АП-50 имеет аналогичные исполнения, но допускает небольшую регулировку номинального тока расцепителя на монтаже (номинальные токи тепловых расцепителей — 1,6; 2,5; 6,4; 10; 16; 25; 40; 50 А). Автоматы типа АЕ-1311, которые применяются для защиты групповых сетей квартир в жилых домах, имеют тепловые, электромагнитные и комбинированные расцепители на номинальные токи 6, 10, 16, 25 А. Некоторые типы автоматов имеют расцепители, отключающие цепь при понижении напряжения ниже допустимого (защита минимального напряжения), а также независимые расцепители для дистанционного отключения.
Рис. 4. Общий вид и защитная характеристика автоматического выключателя А-3100
В настоящее время освоены производством новые серии автоматических выключателей АЕ20 (на ток до 100 А), А37 (на ток до 630 А), имеющие лучшие технические характеристики и заменяющие установочные автоматы А-3100, снятые с производства. Данные серии имеют более широкую шкалу расцепителей и повышенную стойкость при коротких замыканиях.
Некоторые типы указанных выключателей допускают регулировку тепловых расцепителей в пределах 0,9—1,15 номинального тока, имеют температурную компенсацию, а также снабжены дополнительными расцепителями и контактами.
Решения партии и правительства по вопросам автоматизации.
Общие понятия об автоматике, автоматических системах, автоматизации производственных процессов. Элементы автоматики и их классификация по назначению, по принципам действия. Чувствительные элементы (измерительные преобразователи), их использование для электрических измерений неэлектрических величин, для систем автоматического контроля, регулирования, управления.
Параметрические преобразователи: резистивные (контактные, реостатные, тензометрические, терморезисторы, фоторезисторы); индуктивные (собственно индуктивные, взаимоиндуктивные, магнитоупругие); емкостные (с переменной площадью пластин, с переменной диэлектрической средой). Генераторные преобразователи: термоэлектрические, пьезоэлектрические, трансформаторные, тахогенераторы.
Исполнительные элементы: приводные электромагниты (клапанные прямо ходовые, с поперечным движением), магнитные муфты; исполнительные электродвигатели (постоянного тока, синхронные, асинхронные), шаговые электродвигатели.
Электромеханические промежуточные элементы систем автоматики: электромеханические контактные реле; шаговые распределители; контакторы; электромагнитные усилители; электромеханические элементы систем синхронной связи (контактные и бесконтактные сельсины, магнесины). Ферромагнитные промежуточные элементы систем автоматики: дроссели с подмагничиванием постоянным током; магнитные усилители (дроссельный, трансформаторный); обратная связь в магнитном усилителе; ферромагнитные бесконтактные реле; ферромагнитные стабилизаторы напряжения; ферромагнитные элементы логических и запоминающих устройств.
Тема 1.11. Основы электропривода
Понятие об электроприводе. Выбор электродвигателя по механическим характеристикам. Механические характеристики рабочих машин, соответствие их механическим характеристикам электродвигателей; классификация электродвигателей по способу сопряжения с рабочими машинами, по способу защиты от воздействия окружающей среды. Нагревание и охлаждение электродвигателей. Режимы работы электродвигателей (длительный с постоянной и переменной нагрузкой, кратковременный, повторно- кратковременный); общее условие выбора двигателя по мощности.
Использование метода эквивалентных величин (тока, мощности, момента) для выбора электродвигателя на длительный режим с переменной нагрузкой; выбор электродвигателя для кратковременного режима; выбор электродвигателя для повторно-кратковременного режима. Схемы управления электродвигателями: общие сведения о схемах управления; магнитные пускатели (нереверсивный, реверсивный); приемы схем управления электродвигателями с применением релейно-контакторной аппаратуры, с магнитными усилителями, с тиристорами.
Тема 1.12. Передача и распределение электрической энергии
Схемы электроснабжения потребителей электрической энергии, общая схема электроснабжения, понятие об энергосистеме и электрической системе. Простейшие схемы электроснабжения промышленных предприятий; схемы осветительных электросетей.
Элементы устройства электрических сетей: воздушные линии; кабельные линии; электропроводки; трансформаторные подстанции. Выбор проводов и кабелей: выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву; выбор сечений проводов и кабелей с учетом защитных аппаратов; выбор сечений проводов и кабелей по допустимой потере напряжения. Некоторые вопросы эксплуатации электрических установок: компенсация реактивной мощности; экономия электроэнергии; защитное заземление в электроустановках; защита от статического электричества; контроль электроизоляции.
Тема 2.1. Электровакуумные и газоразрядные приборы
Устройство, принцип действия и применения электровакуумных ламп: двухэлектродная лампа (диод): вольтамперная характеристика, параметры, область применения; трехэлектродная лампа (триод), устройство, роль управляющей сетки, статистические характеристики и параметры, применение. Понятие о многоэлектродных электровакуумных приборах; маркировка электронных ламп. Газоразрядные приборы; с несамостоятельным дуговым разрядом; с тлеющим разрядом. Условные обозначения, маркировка.
Тема 2.2. Полупроводниковые приборы
Электрофизические свойства полупроводников; собственная и примесная электропроводимости. Электронно-дырочный переход и его свойства; вольтамперная характеристика. Устройство диодов. Выпрямительные диоды; зависимость характеристик диода от изменения температуры. Универсальные высокочастотные диоды. Кремниевые стабилитроны. Характеристики, параметры, обозначение и маркировка диодов. Использование диодов. Биполярные транзисторы; их устройство; три способа включения. Характеристики и параметры транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Влияние различных факторов на работу транзисторов. Общие сведения о полевых транзисторах. Условные обозначения и маркировка транзисторов. Тиристоры: устройство, анализ процессов в четырехслойной полупроводниковой структуре; динисторы, тиристоры, их вольтамперные характеристики; условные обозначения, маркировка тиристоров. Области применения полупроводниковых приборов.
Тема 2.3. Фотоэлектронные приборы
Фотоэлектронные явления (фотоэлектронная эмиссия, фотопроводимость полупроводников, фотогальванический эффект). Законы фотоэффекта. Работы А.Г. Столетова. Фотоэлементы с внешним и внутренним фотоэффектом. Устройство, принцип действия, основные характеристики и параметры ламповых фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей. Фоторезисторы. Солнечные фотоэлементы и фотодиоды. Фототранзисторы. Условные обозначения фотоэлектронных приборов. области применения. Фотоэлементы в преобразовательных устройствах промышленных роботов (для обнаружения изделия и определения его размера, обнаружения препятствий и т.п.).
Тема 2.4. Электронные выпрямители и стабилизаторы
Основные сведения о выпрямителях. Структурная схема выпрямителя. Однофазные и трехфазные схемы выпрямления, принцип их работы. Схемы выпрямителей с умножением напряжения, и принцип их работы. Постоянная и переменная составляющие выпрямленного напряжения. Соотношения между переменными и выпрямленными токами и напряжениями для различных схем выпрямления. Сглаживающие фильтры. Управляемые выпрямители. Стабилизаторы напряжения и тока, их назначение, коэффициент стабилизации. Схемы электронных стабилизаторов напряжения и тока, их принцип работы.
Тема 2.5. Электронные усилители
Принцип усиления напряжения, тока, мощности. Назначение и классификация усилителей. Основные технические показатели и характеристики усилителей. Усилительный каскад. Динамические характеристики усилительного элемента; определение рабочей точки на нагрузочной прямой; построение графиков напряжений и токов в цепи нагрузки. Каскады предварительного усиления; основные варианты конечных каскадов. Варианты междукаскадных связей. Обратные связи и стабилизация режима работы усилителя. Электронные реле. Усилители постоянного тока. Импульсные усилители.
Тема 2.6. Электронные генераторы и измерительные приборы
Колебательный контур; незатухающие и затухающие колебания. Электронные генераторы синусоидальных колебаний с трансформаторной, автотрансформаторной и емкостной связями. Переходные процессы зарядки и разрядки конденсатора (без выхода), постоянная времени цепи. Генераторы пилообразного напряжения. Мультивибраторы. Триггеры. Электронный осциллограф (структурная схема, принцип действия). Электронно-лучевая трубка с устройствами отклонения и фокусировка луча. Приемы использования осциллографа в экспериментальных исследованиях различных процессов. Принцип действия электронного вольтметра; его основные узлы.
Тема 2.7. Интегральные схемы микроэлектроники
Общие сведения. Понятие о гибридных, толстопленочных, полупроводниковых интегральных микросхем я(ИС). Технология изготовления микросхем. Соединение элементов и оформление микросхем.
Тема 2.8. Микропроцессоры и микроЭВМ
Решения партии и правительства о применении микропроцессов и микроЭВМ для комплексной автоматизации управления производством, в информационно-измерительных системах, в технологическом оборудовании. Микропроцессоры и микроЭВМ, их место в структуре средств вычислительной техники.
Интерфейс в микропроцессорах и микроЭВМ: обмен информацией в микроЭВМ между микропроцессором, ЗУ и устройствами ввода и вывода; определение интерфейса и его функции; программная и аппаратная организация интерфейса; связь микропроцессора с памятью, с устройствами ввода и вывода и способы ее организации; сопряжение компонентов микроЭВМ; аппаратные средства (компоненты) интерфейса на интегральных схемах и БИС.
| № задачи | ТЗ № 1 | ТЗ № 2 | ТЗ № 1 | ТЗ № 2 |
ТЗ № 1 – типовая задача № 1
ТЗ № 2 - типовая задача № 2
Задача № 1
В цепи э.д.с. аккумуляторной батареи Е=37,5 В, ее внутренне сопротивление r=0,6 Ом. Потребители энергии реализуются резисторами с сопротивлениями: R1=2,4 Ом, R2=4,8 Ом и R3=7,2 ОМ.
Вычислить ток в цепи, напряжения на выводах аккумуляторной батареи и резисторов, а также мощность источника энергии его к.п.д. и мощности всех потребителей.
Задача № 2
В электрической цепи определить Rx, если Е=2В, R1=1,6 Ом, а ток в цепи I=3А. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
Задача № 3
Одна из n электрических лампочек перегорела, и все лампочки погасли. Лампы имеют баллоны из матового стекла, сквозь которые нити лампочек не видны. Как обнаружить перегоревшую лампочку при помощи вольтметра?
Задача № 4
Определить напряжение Uбв на выводах сопротивления Rx и сопротивление Rx, если Е=50,4 В; Uаб=24 В и Ro=2 Ом, а ток в цепи I=1,2 А.
Задача № 5
В цепи Е=100 В; R1=2,1 Ом; R2=7,78 Ом; R3=0,3 Ом; R4=0,2 Ом. Вычислить токи, напряжения и мощность для всех участков цепи, а также мощность источника. Составить баланс мощностей.
Задача № 6
Определить общее сопротивление цепи, если R1=2,5 Ом; R2=R5=40 Ом; R3=20 Ом; R4=13,5 Ом.
Задача № 7
Определить общее сопротивление цепи, если R1=R4=60 Ом; R2=R5=40 Ом; R3=10 Ом; R6=80 Ом.
Задача № 8
В цепи, схема которой приведена на рис. 2-24, амперметр показывает ток 0,5мА. Определить напряжение на выводах источника, если R1=600 Ом; R2=6 кОм; R3=2кОм; R4=1 кОм; R5=4 кОм.
Задача № 9
Для цепи 3-4 дано: Е1=60 В; Е2=48 В; Е3=6 В; R1=200 Ом; R2=100 Ом; R3=10Ом. Требуется определить токи во всех ветвях.
Задача № 10
Методом уравнения Кирхгофа определить токи во всех ветвях цепи при следующих данных: Е1=Е2=110 В; R1=0,98 Ом; R2= R4=0,5 Ом; R3=4,35 Ом.
Задача № 11
Прямолинейный провод длиной I=0,5 м движется со скоростью V=12 м/с в однородном магнитном поле с индукцией В=0,8 Т. Угол между направлениями векторов V и В составляет 45 градусов, а между направлениями провода и магнитных линий 90 градусов. Вычислить э.д.с., развиваемую в проводе.
Задача № 12
Концы провода, рассмотренного в предыдущей задаче, присоединили к резистору с сопротивлением r=1,7 Ом, причем провод перемещается с прежней скоростью и в прежнем направлении. Вычислить ток в проводе, а также механическую мощность, которую нужно развить, чтобы преодолеть возникшую электромагнитную силу. Сопротивлением движущегося провода пренебречь.
Задача № 13
На расстоянии 20 мм от точечного заряда, находящегося в вакууме, напряженность поля равна 300 кВ/м. Определить заряд.
Задача № 14
Два точечных положительных заряда Q1 и Q2 находятся в воздухе на расстоянии 10 мм друг от друга. Сила их взаимодействия F=0,72 х 10 -3 Н.
Задача № 15
К конденсатору емкостью 0,1 мкФ присоединен последовательно другой конденсатор. Общая емкость соединения 0,06 мкФ. Вычислить емкость второго конденсатора.
Задача № 16
Вычислить общую емкость соединения конденсаторов, если С1=С2=С3=С4=1мкФ.
Типовая контрольная задача.
Задача № 1
Составить уравнение по второму закону Кирхгофа для одного из контуров, указанных в вариантах заданий в таблице 3-3 и 3-4 соответственно для цепи рис. 3-18 или 3-19. Принять направление обхода контура по часовой стрелке.
Таблица 3-3 Таблица 3-4
| Вариант № | Контур цепи (рис. 3-18) | Вариант № | Контур цепи (рис. 3-19) |
| А Б О Ж К Л А Б В Г Д Ж О Б А Б В Г О Л А Л О Г Д Ж К Л А Б О Г Д Ж К Л А В Б О Л К Ж Д Г В Ж К Л А Б В Г О Ж А Б В Г Д Ж О Л А А Б В Г Д Ж К Л А | А Б О Г А Г О Б В Г А О В Г А А Б В О А А О Б В Г А А О Г В Б А Г А Б О В Г А Б В О Г А Б А Б В Г А |
Для цепи известны ток I=0,1 А и все сопротивления: R1=ωL1=60 Ом; R2=1/ ωС1=80 Ом; R3=1/ ωС2=100 Ом; Rк= ωLк=60 Ом и 1/ ωС3=140 Ом. Ток синусоидальной чистоты f=50 Гц. Определить для участка цепи, указанного для каждого варианта задания в табл. 10.1, полное сопротивление z, напряжение U, сдвиг φ (между напряжением U в токе I), а также записать уравнение мгновенных значений найденного напряжения, используя заданную начальную фазу тока φi.
Таблица 10.1
| Вариант № | |||||||||||||||
| Участок цепи | АВ | БГ | ВД | ГЕ | ДЖ | ЕК | ЖК | ЖИ | АГ | ВЕ | ГЖ | ЕИ | АВ | ВГ | ГЕ |
| Начальная фаза тока φi (в градусах) | -17 | -15 | -17 | -10 | -20 | -17 |
Контур 3-18 Контур 3-19
ЛИТЕРАТУРА
Дополнительная:
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Классификация элементов автоматики. Основные понятия
Любое автоматическое устройство представляет собой комплекс отдельных конструктивных или схемных элементов, каждый из которых выполняет задачу по преобразованию энергии, полученной от предыдущего элемента, и передаче ее последующему элементу.Элементами автоматики называются конструктивно законченные устройства, выполняющие определенные самостоятельные функции преобразования сигнала (информации) в системах автоматического управления и контроля.
На рис. 1.1, а схематически изображен элемент Э. На его вход подается энергия х, после преобразования ее по значению на выходе возникает энергия у. Иногда необходимо, чтобы энергия у на выходе была больше, чем энергия х на входе; в этом случае в элемент вводится дополнительная энергия вида z (рис. 1.1, б). Очевидно, при наличии дополнительной энергии возможно усиление небольшой входной энергии х до большой выходной энергии у.
Величины х и у могут быть электрическими (например, напряжение, ток, сопротивление) и неэлектрическими (например, давление, перемещение, температура, скорость). Чаще всего применяют электрические элементы, т. е. те, у которых величины х или у являются электрическими. Находят также применение и неэлектрические элементы: гидравлические, пневматические, механические и др.
Характеристики элементов оказывают влияние на свойства систем автоматики, которые из них состоят. Изучение свойств этих элементов необходимо для анализа работы устройств и схем, основными показателями которых (характеризующими работу) являются точность, чувствительность, инерционность и др.
Рассмотрим схемы автоматики и телемеханики, а также основные правила их выполнения.
Комплексы различных технических устройств и элементов, входящих в состав системы управления и соединенных электрическими, механическими и другими связями, на чертежах изображают в виде различных схем: электрических, гидравлических, пневматических и кинематических.
Схема служит для получения концентрированного и достаточно полного представления о составе и связях любого устройства или системы.
Согласно Единой системе конструкторской документации (ЕСКД) и ГОСТ 2.701 электрические схемы подразделяют на структурные, функциональные, принципиальные (полные), схемы соединений (монтажные), подключения, общие, расположения и объединенные.
Структурная схема служит для определения функциональных частей, их назначения и взаимосвязей.
Функциональная схема предназначена для определения характера процессов, протекающих в отдельных функциональных цепях или установке в целом.
Принципиальная схема, показывающая полный состав элементов установки в целом и все связи между ними, дает основное представление о принципах работы соответствующей установки.
Монтажная схема иллюстрирует соединение составных частей установки с помощью проводив, кабелей, трубопроводов.
Схема подключения показывает внешние подключения установки или изделия.
Общая схема служит для определения составных частей комплекса и способов их соединения на месте эксплуатации.
Объединенная схема включает в себя несколько схем разных видов в целях более ясного раскрытия содержания и связей элементов установки.
Чертежи и схемы выполняют по определенным правилам, которые изложены в действующих стандартах ЕСКД.
Каждый функциональный элемент выполняет элементарную функцию, которая заключается в получении, преобразовании и передаче информации в виде сигналов определенной физической природы. Эти элементы в системах автоматики и телемеханики служат звеньями однонаправленного действия, т. е. звеньями, передающими сигнал в одном направлении - с входа на выход.
Назначения основных функциональных элементов автоматики можно рассмотреть на примере построения одномерной системы комбинированного управления температурой воздуха в помещении (рис. 1.2).
На схеме этой системы объект управления (ОУ) - помещение, оборудованное калорифером. Для управления объектом предусмотрен исполнительный элемент (ИЭ), содержащий исполнительный механизм (сервопривод) и регулирующий орган (клапан). От положения и золотника клапана, перемещаемого сервоприводом, зависит расход теплоносителя через калорифер и, как следствие, температура воздуха в помещении у. Сигнал управления сервоприводом исп формируется управляющим элементом (УЭ) согласно заложенному в нем алгоритму по выходному сигналу элемента сравнения (ЭС): ε = ε1 + ε2, причем
где μ3 - формируемый задающим элементом (ЗЭ) электрический сигнал, соответствующий требуемому значению температуры воздуха в помещении; уэл - формируемый первым воспринимающим элементом (ВЭ-1) электрический сигнал, соответствующий реальной температуре у воздуха в помещении; μк - выходной сигнал корректирующего элемента (КЭ); θД - положительная величина, представляющая собой постоянную времени дифференциатора, т.е. корректирующего элемента; λэл - формируемый вторым воспринимающим элементом (ВЭ-2) электрический сигнал, соответствующий температуре λ. наружного воздуха.
В рассматриваемой системе КЭ - реальное дифференцирующее звено (приближенно выполняющее операцию дифференцирования электрического сигнала λэл по времени t), т.е. выходные сигналы μк корректирующего элемента пропадают с исчезновением изменений температуры наружного воздуха X. В противном случае сигналы КЭ могут содержать постоянные составляющие, определяемые установившимися значениями температуры X и воспринимаемые ЭС как сигналы ЗЭ. Другими словами, недопустимо наличие постоянных составляющих в выходных сигналах КЭ, так как эти составляющие формируют алгебраическое слагаемое сигнала задания системе управления. Однако сигнал задания ц3 системе управления должен формироваться оператором только с помощью ЗЭ.
Наличие постоянных составляющих в выходных сигналах КЭ допустимо, если эти сигналы поступают непосредственно на вход ИЭ. В этом случае КЭ должен содержать необходимый усилитель мощности, приводящий ИЭ в действие, т. е. являться управляющим элементом.
Аналогично строятся схемы для других систем управления. Как видно из рассмотренного примера, каждый элемент в системе управления выполняет вполне определенную функцию.
По выполняемым функциям основные элементы автоматики делятся на датчики, усилители, стабилизаторы, реле, распределители, двигатели и другие узлы (генераторы импульсов, логические элементы, выпрямители и т.д.).
По роду физических процессов, используемых в основе устройств, элементы автоматики делятся на электрические, ферромагнитные, электротепловые, электромашинные, радиоактивные, электронные, ионные и др.
Рассмотрим некоторые основные элементы, наиболее часто применяемые в автоматике, разделяя их по выполняемым функциям.
Датчик (измерительный преобразователь, чувствительный элемент) - устройство, предназначенное для того, чтобы информацию, поступающую на его вход в виде некоторой физической величины, функционально преобразовать в другую физическую величину на выходе, более удобную для воздействия на последующие элементы (блоки). Большинство датчиков преобразуют неэлектрическую контролируемую величину х в электрическую (например, температура преобразуется при помощи термопары в электродвижущую силу (ЭДС); механическое перемещение, связанное с изменением положения якоря электромагнита, изменяет индуктивность его обмотки и т.д.).
Основной характеристикой датчика является зависимость его выходной величины у от входной х, т.е. у =f(x). На рис. 1.3 изображены некоторые распространенные виды зависимости выход-вход датчиков. Как видно из рисунка, функциональная связь может подчиняться любой закономерности, но желательно, чтобы характеристика датчика была линейной.
Различают два вида датчиков в зависимости от принципа производимого ими преобразования:
параметрические (или пассивные), в которых изменение контролируемой величины х сопровождается соответствующими изменениями активного, индуктивного и емкостного сопротивлений датчика. Наличие постороннего источника энергии вида z (см. рис. 1.1, б) является обязательным условием работы параметрического датчика;
генераторные (или активные), в которых изменение контролируемой величины х сопровождается соответствующими изменениями ЭДС на выходе датчика (например, возникновение ЭДС может происходить вследствие термо-, пьезо-, фотоэффекта и других явлений, вызывающих появление электрических зарядов). Эти датчики выполняются по схеме, приведенной на рис. 1.1, а, т.е. они не требуют дополнительного источника энергии вида г, так как энергия на выходе элемента полностью берется с его входа (вследствие чего мощность выходного сигнала всегда меньше мощности входного сигнала).
В зависимости от вида контролируемой неэлектрической величины различают датчики механические, тепловые, оптические и др. Часто применяются электрические датчики с промежуточным преобразованием, т.е. механический датчик объединяют с электрическим. Преобразование контролируемой величины в таких датчиках происходит по схеме: измеряемая величина - механическое перемещение - электрическая величина. Элемент, преобразующий измеряемую величину в перемещение, называется первичным преобразователем или первичным измерителем (ПИ). Например, давление преобразуется в перемещение стрелки манометра ПИ, которое затем преобразуется в изменение активного сопротивления (проволочный, резистивный (или реостатный) датчики и др.).
Усилитель - элемент автоматики, осуществляющий количественное преобразование (чаще всего усиление) поступающей на его вход физической величины (тока, мощности, напряжения, давления и т.п.). Усилитель обязательно должен иметь дополнительный источник энергии z (см. рис. 1.1, б). Основной характеристикой усилителя является зависимость y = f(x); при этом обычно стремятся к получению линейной или близкой к ней характеристики на рабочем участке. Величины на входе и выходе усилителя имеют одинаковую физическую природу. На рис. 1.4 изображены различные виды характеристики усилителей.
По принципу действия усилители разделяются на электронные, полупроводниковые, магнитные, электромашинные, пневматические, гидравлические.
Стабилизатор - элемент автоматики, обеспечивающий постоянство выходной величины у при колебаниях входной величины х в определенных пределах. Эффект стабилизации достигается за счет изменения параметров элементов, входящих в схему стабилизатора; при этом вид энергии на его входе и выходе должен быть один и тот же. Характеристики стабилизаторов показаны на рис. 1.5. Здесь характеристика 1 обеспечивает меньшую стабилизацию выходной величины у, чем характеристика 2. В случае, если кривая не имеет в заданном диапазоне горизонтального участка, а имеет максимум (кривая 3) или минимум, то точность стабилизации будет больше, чем в случае, характеризуемом кривой 7.
В зависимости от вида стабилизируемой величины различают стабилизаторы напряжения и тока, обеспечивающие постоянство напряжения или тока в нагрузке при колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки.
Реле - элемент автоматики, в котором при достижении входной величины х определенного значения выходная величина у изменяется скачком. Зависимость у = f(x) реле неоднозначна и имеет форму петли (рис. 1.6). При изменении входной величины от 0 до х2 выходная величина у изменяется незначительно (или остается постоянной и равной у1). При достижении входной величины х значения х2, т.е. х = х2, выходная величина изменяется скачком от значения у1 до у2. Впоследствии при увеличении х выходная величина изменяется незначительно или остается постоянной (имеет установившееся значение). Когда входная величина уменьшается до значения х1 выходная величина сначала остается также неизменной и почти равной у2. В тот момент, когда х = х1 выходная величина скачком уменьшается до значения ух и сохраняется приблизительно неизменной при уменьшении х до нуля.
Скачкообразное изменение выходной величины у в момент, когда х = х2, называется величиной срабатывания (например, ток срабатывания, напряжение срабатывания для электрических реле). Скачкообразное изменение выходной величины у в момент, когда х = х1 называется величиной отпускания (ток отпускания, напряжение отпускания). Отношение величины хх к величине срабатывания х2 называется коэффициентом возврата, т.е. Kв = х1/х2. Так как обычно х1
Существуют различные типы реле, но основными являются электромеханические реле (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические и др.), в которых изменение входной электрической величины вызывает замыкание или размыкание контактов. Бывают бесконтактные магнитные реле и бесконтактные реле электронного типа.
Распределители используются при необходимости управления несколькими объектами от одного и того же управляющего органа и по способу передачи импульсов в управляемые цепи делятся на электромеханические (контактные), электронные и ионные (бесконтактные).
Исполнительные устройства - электромагниты с втяжным и поворотным якорями, электромагнитные муфты, а также электродвигатели, относящиеся к электромеханическим исполнительным элементам автоматических устройств.
Электромагниты преобразуют электрический сигнал в механическое движение; их применяют для перемещения рабочих органов, например клапанов, вентилей, золотников и т. п.
Электромагнитные муфты используются в электроприводах и устройствах управления для быстрого включения и выключения приводимого механизма, а также для его реверса, т.е. изменения направления движения управляемого устройства.
В некоторых случаях электромагнитные муфты применяют для регулирования скорости и ограничения передаваемого момента.
Электродвигатель - это устройство, обеспечивающее преобразование электрической энергии в механическую и преодолевающее при этом значительное механическое сопротивление со стороны перемещаемых устройств. Одним из главных требований, предъявляемых к электродвигателям, является их способность развивать требуемую механическую мощность. Кроме того, электродвигатель должен обеспечивать реверс, а также движение объекта с заданными скоростями и ускорениями.
Наиболее широко в качестве электромеханических исполнительных элементов применяют электродвигатели постоянного и переменного тока.
Классификация элементов автоматики
Любая самая сложная автоматическая система состоит из определенного комплекса элементов. Многообразие автоматических систем порождает и многообразие элементов, что, в свою очередь, приводит к необходимости их классификации. Нередко признаки классификации выбираются произвольно, и она в этом случае не достигает своей цели и даже дезориентирует при выборе требуемого элемента. Поэтому большое значение приобретают выявление и обоснование признаков, которые должны быть положены в основу классификации элементов автоматики. При этом наиболее важны последовательность расположения, выделение главных и вспомогательных признаков, т. е. разработка соответствующей иерархической структуры. Этим вопросам пока еще уделяется недостаточно внимания, вероятно, из-за некоторой неопределенности представления о многих элементах, но именно эти разработки могут помочь провести научную классификацию элементов и способствовать тем самым укреплению основ теории элементов автоматики.
В основу классификационной схемы могут быть положены функциональные признаки. В этом случае элементы подразделяются на следующие классы (рис. 1.7): элементы информации,сравнения, распределения, усиления, вычисления, памяти, логики, исполнения, вспомогательные.
Известная доля неопределенности заключена в классе вспомогательных элементов, из которых в будущем должны быть сформированы классы с более конкретными функциональными признаками.
Читайте также: