- •Тема 1. Класифікація і основні положення автоматизації виробничих процесів
- •Основні поняття і термінологія автоматичного керування
- •1. Принцип дії і властивості автоматичних систем
- •2. Основні поняття і принципи автоматичного керування
- •3. Структурні схеми автоматичних систем
- •Автоматичного контролю і обліку
- •Порівнюючий пристрій, який виробляє сигнал керування лише після надходження на його вхід двох сигналів
- •Питання для контролю і самопідготовки
- •Тема 2. Елементи автоматичних систем
- •Класифікація і характеристика елементів автоматики
- •Реле і перемикаючі пристрої
- •Біметалевими пластинками (а) і з розширюваним газом (б)
- •Лекція 3 Сприймаючі елементи. Вимірювання температури
- •2. Вимірювання температури
- •Класифікація і характеристика вимірювальних перетворювачів
- •2. Вимірювання температури
- •Орієнтовні межі зміни температури для різних датчиків температури
- •Термопари
- •Лекція 4
- •Сприймаючі елементи вимірювання тиску, рівня,
- •Лінійних розмірів виробів
- •Вимірювання тиску і розрідження
- •3. Випромінювання і контроль складу і якості речовини
- •4. Вимірювання лінійних розмірів виробів
- •Питання для самопідготовки і контролю
- •Тема 3. Автоматичні системи регулювання
- •Автоматичні системи регулювання План
- •1. Принципи побудови автоматичних систем
- •Принципи побудови автоматичних систем
- •Властивості керованих об’єктів
- •Типові ланки автоматичних систем
- •Передавальний коефіцієнт ланки
- •Питання для самопідготовки і контролю
- •Тема 4. Автоматизація виробничих процесів в закладах ресторанного господарства
- •Лекція 6-7
- •Автоматизація теплового технологічного устаткування
- •Теплові технологічні апарати як об’єкт автоматизації
- •Регулювання тиску (температури) і контроль рівня рідини в обмежених об’ємах
- •Регулювання температури повітря в обмежених об’ємах
- •Регулювання температури жарильної поверхні
- •Автоматизація теплових апаратів на газовому обігріві
- •Повної герметичності. Принципіальна схема комплексної автоматики безпеки і регулювання наведена на рис.47.
- •Безпеки і регулювання арб
- •Автоматизація устаткування надвисокочастотного нагрівання
- •Лекція 8 Автоматизація холодильного технологічного устаткування План
- •Холодильне технологічне устаткування як об’єкт автоматизації
- •Низькотемпературної
- •3. Автоматизація охолоджувальних прилавків, вітрин, прилавків-вітрин.
- •Принципіальну електричну схему холодильного низькотемпературного прилавка типу пхн-1-0,5 наведено на рис 54.
- •Прилавка-вітрини пвхс-1-0.4
- •Автоматизація секцій-столів, низькотемпературних секцій і льодогенератора
- •Лекція 9 Автоматизація технологічного механічного устаткування План
- •Механічне устаткування як об’єкт автоматизації
- •Автоматизація під’йомно-транспортного устаткування
- •Автоматизація мийного устаткування
- •Періодичної дії типу мму-500
- •Питання для самопідготовки і контролю
- •Список літератури
Реле і перемикаючі пристрої
Реле — це прилад, який здійснює стрибкоподібні зміни в допоміжних ланцюгах. Прилади релейної дії, що призначаються для комутації силових ланцюгів (контактори, магнітні пускачі тощо), до реле не належать.
За типом керованих ланцюгів розрізняють реле електричні, гідравлічні, пневматичні, комбіновані. За характером фізичної величини, на яку реагує реле, розрізняють електричні, механічні, теплові, оптичні й акустичні реле. Залежно від вхідної координати реле може займати дві, три й більше позицій. Відповідно до цього розрізняють двопозиційні (включено — виключено) й багатопозиційні реле.
У системах автоматики обладнання закладів ресторанного господарства найширше застосовують електричні реле й значно меншою мірою — гідравлічні й пневматичні. Тому далі розглядатимуться тільки найпоширеніші типи електричних реле.
Під електричними розуміють такі реле, в яких електрична величина перетворюється в механічне переміщення, що спричиняється до розмикання або замикання контактів. Застосовують такі типи електричних реле: електромагнітні постійного й змінного струму, електродинамічні, індукційні й електротермічні.
Електричні реле характеризують такі параметри (рис. 7):
тривалість спрацювання Тспр — проміжок часу від моменту подачі напруги на реле до моменту замикання контактів;
тривалість зрушування Тзр — інтервал від моменту подачі напруги на реле до початку руху якоря, коли струм у котушці реле досягає величини Ізр — струму зрушування, величина якого характеризує поріг чутливості реле;
тривалість переходу — тривалість руху якоря реле Тя:
Тспр =Тзр + Тя
струм спрацювання Іспр — величина струму в котушці реле до моменту замикання контактів; значення Іспр характеризує чутливість реле;
коефіцієнт запасу при спрацюванні К1 — для надійного
вдержання контактів у замкненому стані; необхідно, щоб усталений робочий струм Ір був дещо більшим від струму спрацювання Іспр:
Рис 7 - Графік спрацювання реле
значення коефіцієнта К1 звичайно вибирають у межах 1,5—4,0;
тривалісь відпускання Тв— інтервал часу від моменту припинення керуючої дії (напруги) до моменту розмикання контактів;
тривалість зрушування при відпусканні Тзр.в — проміжок часу від моменту припинення керуючої дії до моменту, коли величина струму в котушці реле досягне величини струму зрушування при відпусканні Ізр.в;
тривалість переходу при відпусканні — тривалість руху якоря Тя.б:
Т в =Тзр.в + Тя.в
коефіцієнт повернення реле
де,
Ів— струм відпускання;
звичайно Кп — 0,8/0,9;
коефіцієнт запасу при відпусканні
- потужність спрацювання Рспр — мінімальна потужність, потрібна для надійного спрацювання реле;
- потужність керування Рк — гранична потужність, яка пропускається через контакти реле;
- коефіцієнт керування Кк — коефіцієнт підсилення за потужністю:
Між коефіцієнтами К1, К2 і Ка існує такий зв’язок:
Електромагнітні реле є основними в системах автоматики, їх застосовують для перемикання порівняно потужних кіл струму й називають контакторами.
Рис 8 - Кодове реле типу КДР
Електромагнітні реле постійного струму можуть бути поляризованими й нейтральними. Нейтральні реле реагують однаковою мірою на струм обох напрямків, який проходить по їх обмотках. Поляризовані реле реагують на струм різних напрямків по-різному.
Електромагнітне нейтральне реле складається з нерухомого осердя з обмоткою й рухомого якоря. Осердя і якір реле виготовляють з магнітом’якого матеріалу.
Конструктивних виконань електромагнітних реле дуже багато. Найпоширенішими є реле з поворотним якорем і реле з втяжним якорем. До реле з поворотним якорем належать так звані кодові й телефонні реле (назви не визначають галузі застосування, вони склались історично).
Будову кодового реле типу КДР показано на рис. 8. Магнітне коло реле складають осердя 1, корпус 3 і якір 2, зроблений у вигляді букви Г. При проходженні струму через котушку 5 якір 2 притягується до торця осердя, повертаючись навколо опорної грані корпуса. Щоб усунути можливість замикання через гістерезис, у якір впресовують латунний штифт, який не дає йому можливості щільно прилягати до осердя. При повороті якір приводить у рух контактну систему, яка може мати до 25 контактних пружин. Для спрацювання реле залежно від кількості контактних пружин потрібно від 150 до 750 ампер-витків, що відповідає потужності спрацювання від 0,1 до 3 вт. Максимальна потужність кола, яке розривається контактами кодового реле, становить 80 вт для постійного струму й 400 вт для змінного.
У телефонних реле якір зроблено у вигляді плоскої скоби 2 (рис. 9). Осердя 1 реле виконано з заліза прямокутного перерізу. Він є одночасно корпусом реле. Якір (плоска скоба) 2 огинає котушку 5 і вільно закріплюється біля його основи. У вільному стані під дією сили ваги він знаходиться в нижньому положенні й удержується латунною рамкою 3, яка охоплює осердя 1. При проходженні струму через котушку 5 передня частина якоря 2 притягується до осердя 1, якір повертається навколо своєї основи й переміщує за допомогою рамки рухомі контактні пружини 4. Щоб усунути замикання, між якорем і осердям прокладено латунну пластинку. На реле встановлюють до 15 контактних пружин. Залежно від їх кількості потужність спрацювання телефонних реле типу РПН становить 0,03—0,07 вт. Потужність контактів телефонних реле нижча, ніж у кодових.
Рис 9 - Телефонне реле типу РПН
Реле з втяжним якорем (рис. 10) має котушку З, встановлену в циліндричний корпус 2, і циліндричний якір. Якір і корпус виготовляють з магнітного матеріалу. При проходженні струму через котушку З якір 1 втягується всередину котушки, підіймаючи рухому контактну перемичку 5, яка замикає контакти 4. При відключенні струму якір під дією сили ваги опускається на упори 6 і контакти розмикаються.
Тепер широко застосовують новий тип електромагнітних реле — без якоря (реле язичкового типу або реле з магнітокерованими контактами). Будову без’якірного реле показано на рис. 11. Всередині циліндричної котушки 3 поміщено герметизовану скляну колбу U наповнену інертним газом. Контактні пружини 2, зроблені у вигляді тонких пружних язичків з феромагнітного матеріалу, розміщено всередині скляної колби. Кінці язичків покривають радієм або золотом. При пропусканні струму по котушці контактні пружини притягуються одна до одної, замикаючи вторинне електричне коло, підключене до штирків 4, які виступають з скляної колби. Таке реле відзначається надійністю й швидкістю дії. Частота спрацювання може становити сотні герців. Розривна потужність контакту 15—20 вт.
Останнім часом широко використовуються мініатюрні реле, які відзначаються дуже малим об’ємом і вагою (V = 2...20 см3, G = 5...40 г) у порівнянні із звичайними телефонними реле (V = 50 ...150 см3, G = 150... 400 г).
Рис 10 - Реле з втяжним Рис 11 - Електромагнітне
якорем реле язичкового типу
Рис 12 - Поляризовані електромагнітні реле з підковоподібним магнітом (а),
з роздвоєним полюсом магніту(б),
з мостовим магнітним колом (в).
Поляризовані реле мають рухомий якір і нерухому обмотку, однак осердя реле містить постійний магніт, який надає реле чутливості до напрямку струму (поляризує реле). Кілька видів конструкцій поляризованих реле зображено на рис. 12.
У першій конструкції (рис. 12, а) магніт 1 має підковоподібну форму. Залежно від напрямку струму якір 2 намагнічується в тому або іншому напрямку й, переміщуючись всередині нерухомої котушки З, притягується до одного або другого полюса магніту 1, замикаючи відповідні контакти 4 або 4’.
У другій конструкції (рис. 12,6) реле з роздвоєним полюсом магніту /, на магнітопровід 5 надіто дві з’єднані послідовно котушки З і 3’. При певному напрямку струму поле в одному магнітопроводі підсилюється, а в другому — ослаблюється і якір 2 притягується до магнітопроводу, у якого сильніше магнітне поле, замикаючи контакти 4’. При зміні напрямку струму замикаються контакти 4.
Третя конструкція поляризованого реле (рис. 12, в) має мостове магнітне коло. Якір 2, перемагнічуючись при зміні напрямку струму в котушці 5, повертається всередині котушки й замикає контакти 4 або 4’. Мостове магнітне коло може мати різні конструктивні варіанти.
Поляризовані реле характеризуються високими чутливістю й швидкістю дії. Потужність спрацювання реле досягає значень від 10 ¯¹ до 10¯5 вт. Тривалість спрацювання знаходиться в межах 1—5 мсек.
В електромагнітних реле змінного струму необхідно створити два магнітних потоки, зсунутих один відносно одного за фазою так, щоб тягове зусилля ніколи не знижувалось до нуля.
Конструкцію реле змінного струму телефонного типу подано на рис. 13. Полюс осердя 1 реле роздвоєно й на одну його половину надіто мідний короткозамкнений виток 2, в якому виникає є. р. с, а отже, й струм. Останній створює магнітний потік Ф2, який відстає за фазою на кут φ від магнітного потоку Ф1, що проходить через вільну половину полюса.
Рис 13 - Будова(а), векторна діаграма магнітних потоків (б) і тягових зусиль (в) електромагнітного реле змінного струму
Рис 14 - Реле магнітоелектричне
Конструкцію магнітоелектричного реле показано на рис. 14. Якщо пропустити струм через рамку З, то остання повертатиметься в магнітному полі постійного магніту 4. На рамці закріплюється важіль 2 з рухомим контактом, який залежно від напрямку струму в рамці замикається з нерухомим контактом 1 або 1’. При припиненні подачі струму рамка під дією пружини повертається у вихідне положення, а контакти розривають коло.
Магнітоелектричні реле найчутливіші в порівнянні з усіма реле інших типів. Потужність спрацювання магнітоелектричних реле може становити лише 10¯10 вт. Тривалість спрацювання становить десяті частки секунди. Недоліком реле є невелика потужність контактів внаслідок малого тиску між ними.
В електротермічних реле використовується розширення твердого тіла, рідини або газу при нагріванні електричним струмом. Два типи електротермічних реле показано на рис. 15.
Рис 15 - Електротермічне реле з