-
Національний університет “Львівська політехніка”
Електричні релейно-контактні пристрої Методичні вказівки
для самостійної підготовки та інструкція
до лабораторної роботи № 010
з основ автоматики і автоматизації
для студентів технологічних спеціальностей ІЕСК, ІХХТ, ІБІД
Затверджено
на засіданні кафедри
автоматизації теплових та
хімічних процесів
Протокол № 1 від 30.08.2012 р.
Львів – 2012
Електричні релейно-контактні пристрої. Інструкція до лабораторної роботи № 010 з курсу ”Контроль та керування технологічними процесами” для студентів технологічних спеціальностей. /Укл. В.П.Кореньков, Г.Б. Крих, Ю.З.Вашкурак. Львів: Видавництво Державного університету “Львівська політехніка”, 2012. - 10 с.
Укладачі В.П Кореньков, ст.викл.,
Г.Б. Крих, канд. техн. наук, доц.,
Ю.З.Вашкурак, канд. техн. наук, доц.
Відповідальний за випуск Є.П.Пістун, докт. техн. наук, проф.
Рецензенти Р.Б.Брилинський, канд. техн. наук, доц.,
І.В.Ділай, канд. техн. наук, доц.
Мета роботи: ознайомлення з конструкцією, роботою та застосуванням електричних релейно-контактних пристроїв; дослідження їх статичних характеристик.
Необхідна підготовка: знання принципу дії електричних релейно-контактних пристроїв.
Основні відомості
Електричні релейно-контактні пристрої широко використовують для автоматичного керування періодичними процесами, які є впорядкованою послідовністю певних технологічних операцій.
Рис.1
Статична характеристика електромагнітного
реле
Статична характеристика реле (рис.1) -залежність між значеннями зазору і струмом І в обмотці котушки в усталеному режимі. Статична характеристика реле визначається струмом спрацювання ІС , за якого контакти з початкового положення переходять в робоче (), а також струмом відпускання ІВ , за якого контакти з робочого положення переходять в початкове (). Відношення ІС /ІВ називається коефіцієнтом повернення .
Динамічна характеристика реле визначається відповідно часом спрацювання та часом відпускання.
Час спрацювання необхідний для переміщення контактів з вихідного положення в робоче.
Час відпускання потрібен для переміщення контактів з робочого положення у вихідне.
За принципом дії електричні реле поділяють на електромагнітні, магнітоелектричні, електродинамічні, електронні, іонні, індукційні.
За параметрами спрацьовування розрізняють реле струму, напруги, потужності, частоти, зсуву фаз.
Реле звичайно складається з трьох послідовно з’єднаних елементів: сприймального (чутливого), проміжного і виконавчого.
Сприймальний елемент під дією вхідного сигналу змінює свої фізичні параметри (електричні, теплові тощо) і створює дію на виконавчий елемент.
Проміжний елемент діє на виконавчий, коли вхідний сигнал досягає певного (заданого) значення.
Виконавчий елемент стрибкоподібно змінює керуючу величину від нуля до максимального значення (або навпаки). В реле, призначених для керування електричними колами, виконавчими елементами є контакти.
Рис.2.
Схема нейтрального електромагнітного
реле: 1
– осердя; 2 – якір; 3 – ярмо; 4 – котушка;
5 – пружина; 6 – контакти: а)
замикаючі; б) розмикаючі; в) перемикаючі.
- замикаючі (рис. 2а), або нормально розімкнуті, тобто розімкнуті за відсутності струму в обмотці електромагніту;
- розмикаючі (рис. 2б), або нормально замкнуті, тобто замкнуті за відсутності струму в обмотці електромагніту;
- перемикаючі (рис. 2в), тобто такі, що складаються із замикаючих та розмикаючих контактів, які дають змогу керувати двома електричними колами, одне з яких замикається під час спрацювання реле, а друге замикатиметься під час його вимкнення.
У нейтральних реле електромеханічна сила пропорційна квадрату ампервитків і не залежить від напрямку струму. Для розділення сигналів, що відрізняються за напрямком струму, використовують поляризовані реле. Поляризовані реле ( рис. 3), на відміну від нейтральних, характеризуються наявністю двох магнітних потоків: робочого, який створюється струмом, що протікає по обмотках котушки 1, і поляризуючого, що викликається постійним магнітом 2. Таке реле працює на постійному струмі. За відсутності струму в системі діє магнітний потік постійного магніту 2. Цей потік симетрично розподіляється між двома частинами магнітопроводу 3. Під час протікання струму через обмотку керуючої котушки 1 симетрія магнітних потоків порушується: в одній половині магнітопроводу 3 робочий потік віднімається від поляризуючого потоку, проте в другій частині - додається. В результаті якір 4 притягується до одного з полюсів котушки 1, замикаючи відповідний контакт 5. Якщо змінюється напрямок струму в обмотці котушки 1, розподіл потоків в магнітній системі змінюється, а якір 4 притягується до протилежного полюса. Отже, залежно від напрямку струму в обмотці котушки 1 замикається той чи інший контакт 5. Поляризовані реле характеризуються великим коефіцієнтом підсилення, значною чутливістю, малим часом спрацювання (0,1…1мс).
Рис.3.
Схема поляризованого реле: 1
– котушка; 2 – постійний магніт; 3
– магнітопровід;
4 – якір; 5 - контакт.
Генератор 1 створює імпульси напруги певної частоти і подає їх на лічильний вхід лічильника-подільника 2. Програмований підсумовуючий лічильник побудовано на трьох мікросхемах 6 з послідовним перенесенням. Мікросхеми мають змінні коефіцієнти перерахунку. Значення цих коефіцієнтів встановлюються за допомогою одного з трьох перемикачів 7, розміщених на передній панелі реле часу. Отже, перемикачами встановлюється певний час витримки реле. З появою на виході лічильника 2 імпульсу напруги спрацьовує логічний пристрій 3, який електронним ключем 4 вмикає вихідне електромагнітне реле 5. Реле 5 змінює при цьому положення своїх контактів.
Типові схеми застосування релейно-контактних пристроїв
Системи керування з використанням реле будують на основі типових елементарних схем (рис. 5) та реалізації певних логічних операцій.
В схемі повторювача (рис. 5а) при замиканні контактів кнопки SB1 замикається коло живлення реле KV1, яке спрацьовує, а при розмиканні контактів кнопки SB1 контакти реле КV1 відпускаються, тобто реле “повторює” положення кнопки.
,
Рис.5.
Типові схеми увімкнення
реле: а)
схема повторювача; б) схема самоблокування;
в) схема взаємоблокування; г, д) схеми
послідовного блокування
Схема взаємного блокування (рис.5в) запобігає одночасному спрацюванню двох або декількох реле. В коло живлення реле KV1 послідовно вмикається розмикаючий контакт реле KV2. Реле KV1 не може спрацювати, якщо спрацювало реле KV2. Так само не спрацює реле KV2 при замиканні контактів кнопки SB2 .В коло живлення реле KV2 увімкнено розмикаючий контакт реле KV1.
Схеми послідовного блокування реле забезпечують певну послідовність пуску і зупинки апаратури. Порушення цього порядку можуть іноді викликати навіть аварійну ситуацію. Послідовне блокування реле здійснюється внесенням в коло його живлення замикаючих контактів тих реле, які повинні спрацювати до нього. Наприклад, реле KV2 (рис. 5г) спрацює лише після замикання контакту реле KV1, а реле KV3 - тільки після спрацювання реле KV2.
Для забезпечення послідовного розмикання реле KV1 паралельно його вимикачу потрібно увімкнути розмикаючі контакти тих реле, які повинні спрацювати швидше. Наприклад, реле KV2 (рис. 5д) не вимкнеться при розмиканні кнопки SB2 до моменту, поки не спрацює реле KV1.
Логічні операції
Під логічними операціями розуміють два за змістом значення (“так”, ”ні”), отримані як результат комбінації двох простих логічних висловів.
Логічна операція “І” (кон’юнкція) дає результуючий вислів “Є” лише якщо обидва прості вислови будуть висловами “так”. Наприклад, лампа вмикається в електричну мережу (У) двома послідовно увімкненими контактами (Х1, Х2). Лампа буде горіти лише тоді, коли обидва контакти будуть замкнуті. Така операція записується у вигляді У= Х1 Х2.
Результат логічної операції “АБО” (диз’юнкція) тільки тоді “фальшивий”, коли обидва прості вислови “фальшиві”. Технічно така операція може бути реалізована паралельним з’єднанням двох нормально розімкнених контактів (Х1, Х2) в колі живлення лампи. Лише якщо обидва контакти залишаться розімкненими, лампа (У) не буде горіти. Така операція записується у вигляді У=Х1 Х2.
Якщо лампа повинна горіти, коли відповідний її вимикач ( нормально розімкнутий контакт =Х) не приведено до дії, говорять про логічну операцію “НІ”. Операція записується як У=Х. В алгебрі логіки таки вислови передають двійковими сигналами у формі двох значень фізичного стану. Логічні вислови відповідають вихідним сигналам: Дійсно”, “Так” – 1; “Фальшиво”, “Ні” - 0.
В таблиці наведені найпоширеніші логічні функції для двох вхідних змінних Х1, Х2 та їх технічні реалізації за допомогою контактів реле. При цьому поява електричної напруги чи струму (1) або їх відсутність (0) використовуються як логічний вислів.
Таблиця
Позначення |
“І “ |
“Або“ |
Інвертор |
Не “Або” |
Не “І ” |
Рівно-значність |
Нерівно- значність |
Вхід |
Вихід | ||||||
Х1 Х2 |
У |
У |
У |
У |
У |
У |
У |
0 0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Еквівалентна електрична схема |
|
|
|
|
|
|
|