Сельсин-индикаторные передачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Сельсин-индикаторные и сельсин-трансформаторные автоматические дистанционные передачи

1.1 Сельсин-индикаторные передачи

1.2 Сельсин-трансформаторные автоматические дистанционные передачи

2. Исполнительные электромагниты. Электромагнитные вентили и муфты вязкого трения

2.1 Исполнительные электромагниты

2.2 Электромагнитные вентили

2.3 Электромагнитные муфты вязкого трения

3. Классификация систем автоматики. Разомкнутые и замкнутые автоматические системы

3.1 Классификация систем автоматики

3.2 Разомкнутые автоматические системы

3.3 Замкнутые автоматические системы

Литература

индикаторный сельсин электромагнитный



1. Сельсин-индикаторные и сельсин-трансформаторные автоматические дистанционные передачи

1.1 Сельсин-индикаторные передачи

Простейшая индикаторная система синхронной связи для дистанционной передачи угла состоит из двух одинаковых сельсинов (приемника и датчика) и линии связи (рис. 6.13). Обмотки возбуждения (ОВ) обоих сельсинов подключаются к однофазной сети переменного тока. Концы фазА, В, С обмотки синхронизации приемника соединяются линией связи с концами фаз обмотки синхронизации датчика.

Переменные токи Iвд и Iвп обмоток возбуждения сельсинов создают магнитные потоки Фвд и Фвп, которые индуцируют в обмотках синхронизации сельсинов электродвижущие силы: ЕАД, ЕВД, ЕСД, ЕАП, ЕВП и ЕСП. Значение ЭДС обмотки той или иной фазы зависит от ее пространственного расположения относительно обмотки возбуждения. Если фазы обмоток синхронизации датчика и приемника расположены одинаково относительно соответствующих обмоток возбуждения (бд = бп), то в соединенных между собой линией связи обмотках синхронизации приемника и датчика индуцируются одинаковые и встречно направленные ЭДС. Эти ЭДС уравновешивают друг друга, и в цепи обмоток синхронизации ток отсутствует. Такое положение роторов сельсинов называется согласованным.

Если ротор датчика поворотом на некоторый угол вывести из согласованного положения, то равновесие ЭДС, индуцированных в одноименных обмотках синхронизации, нарушится. За счет этого в обмотках синхронизации и линии связи появятся токи IА, IВ и IС. В результате взаимодействия этих токов с магнитными потоками обмоток возбуждения возникнут вращающие моменты как в сельсине-датчике, так и в сельсине-приемнике, которые будут стремиться привести роторы сельсинов в согласованное положение. Вращающие моменты, действующие на роторы приемника и датчика, будут равны по значению и противоположны по направлению.

Так как ротор сельсина-датчика после поворота обычно фиксируется (затормаживается), то поворачиваться (до согласованного положения) будет ротор сельсина-приемника. Значение синхронизирующего момента, развиваемого сельсином-приемником, зависит от угла рассогласования и параметров сельсинов системы.

Точность работы сельсинов в индикаторном режиме. Основным требованием, которое предъявляется к сельсинам, работающим в схемах синхронной связи, является точность отработки сельсином-приемником заданного сельсином-датчиком угла. Точность работы сельсинов в схеме синхронной связи зависит как от качества работы (точности) сельсинов-приемников, так и от качества работы (точности) сельсинов-датчиков.

Точность работы сельсина-приемника в индикаторном режиме характеризуется погрешностью Ди, которая определяется как полусумма максимального положительного иmax1 и максимального отрицательного иmax2 отклонений ротора приемника от согласованного с ротором датчика положения за один оборот:

Погрешность в статическом режиме определяется путем поворота ротора датчика сначала по часовой стрелке на 360°. Измерение погрешности производится либо непрерывно (с помощью приборов), либо через 1 или 10° в зависимости от требуемой точности.

По значению погрешности Ди в статическом режиме при работе по схеме «один на один» различают индикаторные сельсины-приемники четырех классов точности: 1-й класс - Ди не более ±30'; 2-й класс - Ди не более ±45'; 3-й класс - Ди не более ±60'; 4-й класс - Ди не более ±90'.

Точность работы сельсинов-приемников в индикаторном режиме определяет ряд факторов:

удельный синхронизирующий момент МУД - момент, приходящийся на 1є угла рассогласования;

момент сопротивления на валу приемника Мс (обычно момент трения самого приемника Мс = МT);

добротность сельсина - отношение удельного синхронизирующего момента к моменту трения (Д =МУД/МT);

магнитная и электрическая несимметрия;

дисбаланс ротора;

время успокоения - время, в течение которого успокаивается (останавливается) ротор приемника после рассогласования на ±179°;

точность сельсинов-датчиков, режим работы и др.

1.2 Сельсин-трансформаторные автоматические дистанционные передачи

Простейшая трансформаторная система синхронной связи (рис. 6.14) состоит из двух сельсинов - приемника и датчика, соединенных линией связи, усилителя (У) и исполнительного двигателя (ИД), вал которого механически соединен с валом ротора сельсина-приемника (обратная механическая связь).

Однофазная обмотка сельсина-датчика ОВД подключается к сети переменного тока.

Ток этой обмотки создает пульсирующий магнитный поток Фвд, который, сцепляясь с обмоткой синхронизации, наводит в ее фазах следующие ЭДС:

где Ефmax - максимальная ЭДС, наводимая магнитным потоком в однофазной обмотке возбуждения датчика.

Значения этих ЭДС зависят от расположения фаз обмотки синхронизации относительно обмотки возбуждения.

Под действием ЭДС ЕАД, ЕВД, ЕСД (EфД) в соединенных между собой одноименных фазах обмоток синхронизации датчика и приемника, а также в линии связи возникают токи IА, IВ, IС (Iф), которые определяются значениями соответствующих ЭДС, а также полными сопротивлениями фаз датчика zфД, приемника zфП и линии связи zл:

Считая, что фазы обмоток синхронизации датчика и приемника имеют одинаковые сопротивления и включают в себя каждая по половине сопротивления линии, т.е. zФД + zл/2 = zфП + zл/2 = zФ, получим

Подставив в выражение (6.7) значения ЭДС соответствующих фаз из формулы (6.6), можно найти токи IА, IВ, IС. Эти токи, протекая по фазам обмотки синхронизации приемника, создают пульсирующие магнитные потоки ФАП, ФВП, ФСП пропорциональные магнитодвижущим силам фаз FАП, ЕВП, ЕСП и направленные по их осям.

В двухполюсном сельсине магнитодвижущая сила (МДС) фазы (амплитуда ее первой гармоники) может быть найдена по формуле

где w - число витков в обмотке фазы; kw - коэффициент, зависящий от конструкции обмотки.

МДС фаз легко определить, подставив в последнее равенство токи IА, IВ, IС из формулы (6.7) с учетом формулы (6.6).

Потоки фаз приемника ФАП, ФВП, ФСП складываясь, образуют результирующий магнитный поток ФПобмотки синхронизации приемника, направленный под некоторым (зависящим от угла рассогласования) углом к выходной однофазной обмотке приемника (ВОП).

Поток Фп, пульсируя с частотой сети, наводит в выходной однофазной обмотке приемника ЭДС, являющееся выходным напряжением приемника Uвых.

Согласованным положением сельсинов в трансформаторной системе синхронной связи называется такое положение роторов, при котором выходное напряжение приемника Uвых равно нулю. В отличие от согласованного положения сельсинов в индикаторной системе в этом случае поворот ротора сельсина-приемника составляет 90°. Вследствие этого за начало отсчета углов в сельсине-приемнике принимается точка на оси, перпендикулярной оси однофазной выходной обмотки (см. рис. 6.14).

Сельсин-приемник в трансформаторной системе синхронной связи самостоятельно не отрабатывает заданный датчиком угол бд, а лишь вырабатывает ЭДС выходной обмотки, изменяющуюся по закону синуса в зависимости от угла рассогласования и. Отработка заданного датчиком угла - поворот ротора сельсина-приемника на угол бп = бд - осуществляется с помощью исполнительного двигателя.

Принцип действия трансформаторной системы синхронной связи (см. рис. 6.14) состоит в следующем. При выводе ротора сельсина-датчика из согласованного положения (повороте на некоторый угол бд = и) на выходной обмотке сельсина-приемника появляется напряжение Uвых. Это напряжение подается на вход усилителя, а затем на обмотку управления исполнительного двигателя.

Ротор двигателя начинает вращаться, поворачивая при этом ротор сельсина-приемника, с которым он механически связан. Вместе с ротором приемника поворачивается в пространстве и его магнитный поток Фп; при этом изменяются потокосцепление с выходной обмоткой и ее ЭДС (выходное напряжение Uвых).Роторы двигателя и сельсина-приемника поворачиваются до тех пор, пока ротор сельсина-приемника не повернется на заданный датчиком угол бп = бд и сельсины не займут согласованное положение, в котором поток Фп перпендикулярен оси выходной обмотки ВОП и выходное напряжение сельсина-приемника Uвых,а следовательно, и напряжение на усилителе и обмотке управления исполнительного двигателя, равны нулю.

В отличие от индикаторной системы синхронной связи по проводам линии связи трансформаторной системы всегда, даже в согласованном положении, протекают токи. Сельсины-приемники в трансформаторной системе питаются не от сети (как это имеет место в индикаторной системе), а от обмотки синхронизации датчика.



2. Исполнительные электромагниты. Электромагнитные вентили и муфты вязкого трения

2.1 Исполнительные электромагниты

В системах электроавтоматики широко используются электромагнитные исполнительные элементы дискретного действия. Например, исполнительные электромагниты могут быть использованы для перемещения заслонки трубопровода, поворота вентиля, перемещение шестерни в коробке переключения передач и т.п. Т.о. электромагнит осуществляет преобразование электрической энергии в механическую, а следовательно, он является электромеханическим преобразователем энергии. Электромагниты являются устройствами дискретного (релейного) действия, т.к. их подвижная часть - якорь может находиться лишь в одном из двух устойчивых состояний: притянутом или отпущенном.

Основными параметрами электромагнита являются ход якоря и тяговое усилие на якоре.

Катушки электромагнитов по своей конструкции бывают каркасные и бескаркасные, а по форме сечения - круглые и прямоугольные. Провод каркасной катушки наматывают на каркас из изоляционного материала (текстолит, гетинакс, пластмасса). Провод бескаркасной катушки наматывают прямо на сердечник, обмотанный изоляционной лентой, или на специальный шаблон. Для обеспечения прочности катушки, выполненной на шаблоне, ее обматывают лентой (бандажируют) и пропитывают компаундным лаком. Катушки, как правило, наматывают медным проводом с изоляцией, выбираемой из назначения и условий работы электромагнита.

Электромагниты переменного тока при одинаковых габаритах с электромагнитами постоянного тока развивают тяговое усилие в два раза меньше. Рассмотрим устройство и работу некоторых видов исполнительных электромагнитов.

Электромагнитный тарельчатый клапан, рисунок 5.2 применяют для управления потоком жидкости. Он состоит из прямоходового электромагнита постоянного тока с коническим стопом и запорного устройства, расположенного в общем корпусе 3. При отключенной катушке электромагнита тарель 10 действием запорной пружины 2 прижата к соплу 11 и поток жидкости перекрыт. При подаче напряжения на обмотку 5 якорь 8 втягивается, сжимая запорную пружину2, и освобождает тарель 10, которая под действием пружины 1 и давления жидкости поднимается и открывает сопло 11. Жидкость заполняет полость клапана и выходит через отверстие 9. Для закрытия клапана необходимо отключить обмотку электромагнита. Для регулировки величины хода клапана в пределах немагнитного зазора 7 служит регулировочный винт 6, фиксирующий положение конического стопа 4.

Рисунок 5.2 Электромагнитный клапан

Электромагнит с преобразованием движения. При необходимости получить на выходе электромагнита вращательное движение в пределах ограниченного угла электромагнит дополняют передаточным механизмом, рисунок 37.2, состоящим из зубчатого сектора 3 и зубчатого колеса 4. Здесь применен прямоходовый электромагнит постоянного тока с плоским стопом с сердечником цилиндрической формы. При подаче напряжения на катушку 1 якорь 2 втягивается и посредством тяги, преодолевая противодействие пружины 5, поворачивает сектор 3 вокруг оси 0. Сектор 3, находясь в зацеплении с зубчатым колесом 4, вызывает его поворот на угол, определяемый величиной хода якоря 2. При этом пружина 5 растягивается. При отключении катушки 1 действием пружины 5 сектор 3 возвращается в исходное положение, вновь поворачивая колесо 4, но теперь уже в обратном направлении.

Рисунок 5.3 Электромагнит с преобразованием движения

Рассмотренные электромагниты являются короткоходовыми.

На рисунке 5.4 показана конструкция длинноходового электромагнита постоянного тока.

При подключении катушки 4 якорь 1 под действием тягового усилия перемещается вверх вместе с устройством, прикрепленным к его хвостовику 7. Амортизационная прокладка 2 смягчает удар якоря о верхнюю крышку 3. Выводы 5катушки расположены на клеммной доске. Кронштейн 6 служит для крепления электромагнита на месте его монтажа.

Электромагнитный тормоз. Для предотвращения самопроизвольного вращения (движения) каких-либо элементов электропривода при отключенном приводном двигателе, а также для ограничения свободного выбега двигателя применяют механические колодочные тормоза. Это в первую очередь относится к подъемномым устройствам, например мостовые краны, лифты и т.п., т.к. в этих механизмах под действием силы тяжести подвешенного груза возможно самопроизвольное движение.

Наибольшее применение получили колодочные тормоза, в которых торможение происходит за счет прижатия колодок к тормозному шкиву (барабану), закрепленному на валу, самопроизвольное вращение которого необходимо предотвратить. Сила, прижимающая колодки 1 к тормозному шкиву 3, создается сжатой пружиной 6. Стремясь разжаться, эта пружина сжимает стойки 2 и 7, к которым прикреплены тормозные колодки 1, рисунок 5.5. Такой тормоз называют нормально замкнутым колодочным тормозом.



Рисунок 5.5 Устройство колодочного тормоза

При включении приводного двигателя должно произойти растормаживание, для чего необходимо сжать пружину ^ 6 и освободить тормозные колодки. В рассматриваемом тормозном устройстве для этого необходимо приложить силу F к рычагу 4 (стрелка на рисунке). При этом пружина остается сжатой между стойкой 7 и запорной шайбой 5 и колодки 1 освободят тормозной шкив 3. В зависимости от того, чем будет создано растормаживающее усилие F, тормоза бывают электромагнитными, гидравлическими или пневматическими.

Наибольшее распространение в САУ находят электромагнитные тормоза, в которых растормаживающее усилие создается за счет тягового усилия на якоре 5 электромагнита 4, рисунок 5.6. Поэтому одновременно с включением приводного двигателя включается обмотка электромагнита и тяговым усилием на его якоре раздвигают стойки 3, освобождая от колодок 2 шкив 1. В тормозах используют как электромагниты постоянного (серия тормозов ТКП), так и переменного тока (серия тормозов ТКТ).



Рисунок 5.6 Электромагнитный тормоз

2.2 Электромагнитные вентили

Электропневматические приводы различных аппаратов, песочниц и заслонок вентиляторов управляются электромагнитными вентилями (клапанами). На электровозе ЧС2 применяют два типа вентилей: 8VZ и 9VZ (рис. 201 и 202), отличающихся друг от друга размерами. Вентили 8VZ установлены на быстродействующем выключателе, реверсорах, разъединителях, заземлителе и у заслонки вентиляторов, вентили 9VZ использованы для управления клапанами песочниц. На пневматических приводах главного переключателя и переключателя ослабления возбуждения установлены вентили 8VZ, управляющие работой воздухораспределителей 5VC.

Электромагнитный вентиль состоит из электромагнита и пневматической головки. Электромагнит имеет сердечник / и кожух 2. На сердечник посажена катушка, состоящая из бакелитового каркаса 10 и обмотки 3.

Над сердечником помещен якорь 4, соединенный валиком 8 с кнопкой 7. Между кнопкой и стержнем 9 помещена пружина 5. Для того чтобы якорь 4 легче скользил и не «прилипал» к направляющей части кожуха 2, между ними помещена латунная втулка 6.

Пневматическая головка 13 отлита из алюминиевого сплава и своим верхним фланцем прикреплена к нижней части сердечника 1. Внутри головки помещены латунное седло 12 и два клапана 11 и 14, выполненные в виде латунных тарелок с при вулканизи-рованным к ним уплотнением из масло- и морозостойкой резины. Между клапанами помещен штифт 17. Над верхним клапаном 11 в отверстие сердечника помещен стержень 9. На нижний клапан 14 постоянно действует нажатие пружины 15, опирающейся на пробку 16, ввернутую в головку 13.

К отверстию В подводится трубопровод от источника сжатого воздуха, от отверстия Б идет трубопровод к рабочему цилиндру аппарата, отверстие А сообщается с атмосферой.

Когда катушка электромагнитного вентиля не возбуждена (обесточена), то под действием силы пружины 15 клапан 14 (впускной) прижимается к своему седлу, а клапан 11 (выпускной) отходит от своего седла. При этом закрывается доступ сжатого воздуха от его источника (резервуара) в цилиндр, который в это время сообщен через выпускное отверстие А с атмосферой. Вместе с клапанами поднимается якорь 4 и образуется воздушный зазор между ним и сердечником /. При прохождении тока через обмотку катушки 3 вентиля появляется магнитный поток, который проходит через сердечник 1, кожух 2, якорь 4 и воздушный зазор. Как только магнитный поток достигнет определенной величины, при которой сила, притяжения якоря к сердечнику превзойдет сопротивление пружины 15, якорь притянется к сердечнику, нажмет на кнопку 7, а последняя через пружину 5 на стержень 9 выпускного клапана 11, а с ним вместе и на штифт 17 впускного клапана 14. Выпускной клапан сядет на седло и закроет выпускное отверстие. Впускной клапан опустится и откроет впускное отверстие и вместе с ним доступ воздуха из резервуара в цилиндр. После прекращения возбуждения катушки пружина поднимает впускной клапан в исходное положение, а выпускной клапан открывает выпускное отверстие. Наличие пружины 5 исключает жесткую связь между клапанами и якорем и облегчает получение одновременного приближения якоря к сердечнику и прижатия клапана // к своему седлу.

Основные технические данные электромагнитных вентилей

Тип вентиля............ 8У2 дУХ

Число витков катушки........ 6900 6000

Диаметр провода, мм......... 0,3 0,4

Длина » , м....... 770 810

Сопротивление катушки при 20° С, Ом . . 180 107

Номинальное напряжение, В...... 50 50

Максимальное напряжение, В ..... 58 58

Номинальный ток, А......... 0,27 0,45

Сечение входного отверстия В, мм2 ... 10 30

» выходного » Б, » . . . 10 30

» выхлопного » А, » . . . 15 45

Давление воздуха, кгс/см2....... 1--6 1--6

Зазор между седлом и выпускным клапаном, мм............. 0,85--1,15 1,8

Вес прибора, кг........... 1,75 2,75

Воздухораспределитель 5УС (рис. 203) состоит из корпуса 23, нижней 18 и верхней 27 крышек, нижнего 20 и верхнего 25 управляющих поршней с уплотняющими кольцами 19 и 24, штока 21 и четырех помещенных на нем колец 22. Поршни и шток изготовлены из латуни; кольца 24, 19 и 22 -- из масло- и морозостойкой резины. Крышки к корпусу прикреплены болтами 26. К воздухораспределителю через отверстие А подводят сжатый воздух. При невозбужденном электромагнитном вентиле клапан 14 разобщает каналы Д и Е и соединяет последний с атмосферой.

Сжатый воздух по каналам Б и В поступает в камеру над поршнем 25. Поэтому вся подвижная система (оба поршня и шток 21) занимает нижнее положение и сжатый воздух из канала А через каналы Ж, И и К поступает в соединенные с последним цилиндры. Другие цилиндры по каналам Л, М и Я в этом положении сообщены с атмосферой.

При возбуждении катушки 3 электромагнитного вентиля клапаны 11 и 14 опускаются вниз и канал Д сообщается с каналом Е. При этом сжатый воздух по каналам А, Г, Д и Е поступает под поршень 20. Так как диаметр поршня 20 больше диаметра поршня 25, то вся подвижная система поднимается вверх. При этом ранее соединенные с источником сжатого воздуха цилиндры каналами К, И и О сообщаются с атмосферой и, наоборот, цилиндры, которые были сообщены с атмосферой каналами А, Ж, М и Л, теперь связываются с источником сжатого воздуха.

Воздухораспределитель имеет проходное сечение для воздуха 50 мм2 и весит 4,65 кг.



Рис. 203. Электромагнитный вентиль 8VZ с воздухораспределителями типа 5VC

2.3 Электромагнитные муфты вязкого трения

Электромагнитные муфты применяют для замыкания и размыкания кинематических цепей без прекращения вращения, например в коробках скоростей и передач, а также для пуска, реверсирования и торможения приводов станков. Применение муфт позволяет разделить пуск двигателей и механизмов, уменьшить время пускового тока, устранить удары как в электродвигателях, так и в механических передачах, обеспечить плавность разгона, устранить перегрузки, проскальзывания и др. Резкое уменьшение пусковых потерь в двигателях снимает ограничение по допустимому числу включений, что очень важно при цикличной работе двигателя.

Муфта электромагнитная представляет собою устройство (электромагнитное), которое предназначено для разъединения и соединения двух основных валов или же вала с деталью, свободно сидящей на нём.

Устройство, принцип действия и характеристики электромагнитных муфт

Муфты вязкого трения имеют постоянный зазор д между ведущей и ведомой полумуфтами. В зазоре с помощью обмотки создаётся магнитное поле, которое воздействует на заполнитель (ферритовое железо с тальком или графитом) и образует элементарные цепочки магнитов. При этом заполнитель как бы схватывает ведомую и ведущую полумуфты. При выключении тока магнитное поле пропадает, цепочки разрушаются и полумуфты проскальзывают относительно друг друга.



3. Классификация систем автоматики. Разомкнутые и замкнутые автоматические системы

3.1 Классификация систем автоматики

Автоматические системы, используемые в строительных машинах и оборудовании для контроля, регулирования и управления, можно классифицировать по ряду признаков.

По характеру алгоритма управления различают системы по разомкнутому и замкнутому (с обратной связью) циклам, а также комбинированные системы. В первом случае в системе отсутствует обратная связь и управление является жестким. В такой системе (рис. 10.2, а) задающий сигнал X поступает в управляющее устройство УУ, из которого сигнал управляющего воздействия УВ направляется к объекту управления ОУдля получения выходных координат Y с учетом возможного воздействия сторонних помех F. При управлении по замкнутому циклу (рис. 10.2, б) в случае отклонения выходного параметра от заданного значения сигнал возвращается объектом управления на управляющее устройство для корректировки. Такие системы работают с изменяемыми структурой и законом управления. Комбинированное управление (рис. 10.2, в) характеризуется наличием в системе обратной связи и резервного управляющего устройства, подключаемого параллельно первому через элемент сравнения (анализатор). Установленные на схемах знаки «плюс» и «минус» характеризуют положительные или отрицательные значения задающего воздействия.

В зависимости от числа каналов обратной связи различают одноконтурные и многоконтурные системы. В последних всегда более одной замкнутой цепи воздействия.

По характеру применяемых сигналов различают непрерывные и дискретные (импульсные, релейные) системы.

По характеру изменения сигналов задатчика системы делят на стабилизирующие, программного управления и следящие. В стабилизирующих системах по поступающим постоянным сигналам выходные параметры поддерживаются практически с постоянными значениями (например, стабилизация температуры двигателя). В системах программного управления сигналы из задающего устройства меняются по заранее установленным законам и выходные параметры также изменяются во времени и пространстве. В следящих системах значения заранее неизвестны и из блока задающего устройства поступают случайно изменяющиеся сигналы, измеряемые соответствующими датчиками. Эти системы, в свою очередь, делятся на автономные, копирные и комбинированные.

По количеству выходных параметров различают одномерные и многомерные системы.

По расположению измерительных и сигнальных устройств относительно управляемого объекта и по его расположению относительно пульта автоматические контроль и управление разделяют на местные и дистанционные. Местный контроль и управление наибольшее распространение получили в передвижных, в том числе в строительных машинах. Дистанционный контроль и управление используют при одновременной работе с несколькими машинами или для приближения его к месту выполнения технологических операций рабочим органом машины. При этом значительно увеличивается роль каналов связи, осуществляющих передачу сигналов на расстояние. В качестве каналов связи используются механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные (смешанные) передачи.

Для лучшего усвоения материала рассмотрим блок-схемы основных автоматических систем, используемых для контроля, управления и регулирования.

При использовании в качестве конечного элемента сигнального преобразователя (рис. 10.3, 6) система автоматического контроля усложняется. В этом случае контролируемая величина а объекта О также подается на датчик Д. Однако в дальнейшем сигнал си от датчика поступает в сравнивающее устройство (анализатор) А. В анализаторе происходит сравнение сигнала а\ с сигналом сц, который должен быть равен сигналу а\ в соответствии с заданным значением величины а. При несовпадении сигналов а\ и аг анализатор посылает сигнал Аа об отклонении контролируемой величины а от заданного параметра. После прохождения усилителя У сигнал Aai поступает на сигнальный преобразователь СП. В отличие от рассмотренных схем автоматического контроля в системах прямого действия отсутствует усилитель.

По числу контролируемых величин различают единичный и множественный автоматический контроль, в одном из которых осуществляется контроль только одного параметра рабочего процесса и только в одном месте, а во втором -- контроль нескольких параметров или одного параметра в нескольких местах при выполнении определенного технологического процесса. Множественный контроль, в свою очередь, делится на параллельный, последовательный и смешанный, представляющий сочетание из двух основных. При параллельном контроле используется необходимое количество каналов, обеспечивающих контроль всех измеряемых параметров во всех местах их расположения. Последовательный контроль позволяет получить информацию от нескольких датчиков к одному сигнальному преобразователю или же датчик имеет возможность перемещаться поочередно к различным местам получения информации.

Системы автоматической защиты (САЗ) также работают по разомкнутому циклу и в большинстве случаев являются системами непрямого действия, так как для подачи звуковых и световых предупреждающих сигналов, а также для отключения энергоснабжения машины или отдельных ее узлов мощность сигнала, получаемого от датчика, недостаточна. В отличие от блок-схемы системы автоматического контроля здесь в конце цепи обычно используют реле или контактор, отключающие управляющие цепи привода объекта, а также применяют параллельное включение различных датчиков на один сигнальный прибор или устройство релейной защиты.

Рис. 10.4 Блок-схема САУ

В блок-схеме этого управления (рис. 10.4) задающий сигнал а поступает в управляющее устройство УУ, из которого сигнал а\ о необходимости управления объектом поступает в усилитель У. Усиленный сигнал аг поступает в исполнительный орган ИО, оказывающий требуемое воздействие аз на объект управления ОУ.

Автоматическое управление бывает непрерывным и дискретным, по количеству управляемых объектов -- единичным и множественным, а также местным и дистанционным. Примером местного единичного управления является работа однозубого рыхлителя по заданной программе. Дистанционное множественное управление широко используется в асфальто- и цементобетонных установках и заводах. В основном это программное управление различными технологическими процессами.

Системы автоматического регулирования (САР) являются разновидностью автоматического управления и предназначены для сопоставления действительного значения параметров выполняемого процесса с заданным и с дальнейшим управлением объектом в зависимости от результатов сопоставления (т. е. управление с использованием информации о результатах управления).

В соответствии с этим система автоматического регулирования осуществляет не только управление объектом, но и одновременный контроль за его правильной работой. Следует также отметить, что в системах автоматического регулирования рассматривается совместная работа регулируемого объекта и регулирующих устройств.

К регулирующим устройствам относятся автоматические регуляторы, позволяющие без участия человека выдерживать заданные параметры с требуемой степенью точности. Так как автоматический регулятор воздействует на регулируемый объект, а регулируемые параметры воздействуют на регулятор, вызывая в нем требуемое управляющее воздействие, цепь воздействия оказывается замкнутой и система работает с обратной связью.

В соответствии с используемой, по характеру изменения сигналов задатчика, системой (стабилизирующая, программная, следящая) изменяется и состав автоматического регулятора. Однако в общем случае блок-схема практически не изменяется. Рассмотрим состав и работу блок-схемы системы автоматического регулирования для ее различных видов.

При значительном расхождении параметров а\ и аг анализатор подает о полученной разнице сигнал Да = с в усилитель У. Усиленный сигнал с\ поступает в исполнительный орган ИО, изменяющий рассогласованный сигнал и передающий отрегулированное воздействие сг на объект регулирования ОР.

При различных видах систем автоматического регулирования в них вводятся дополнительные устройства.

В стабилизирующей САР вводится задатчик 3, подающий постоянный сигнал аг (соответствующий такому сигналу а\, который появляется в датчике Д при соразмерности регулируемого параметра а заданному постоянному значению) в анализатор А.

В программной САР сигнал аг, изменяющийся по заданному закону во времени, подается в анализатор А также от задатчика. Однако для перемещающихся во время работы машин, регулируемые параметры которых изменяются по заданной функции пути, сигнал задатчика связан с длиной пройденного пути, измеряемого дополнительным датчиком времени или пройденного пути Д2.

Различают САР прямого и непрямого действия, непрерывные и дискретные, одно- и многоконтурные и т. д.

Наряду с вышерассмотренными, в системе автоматического регулирования используется и самонастраивающая (адаптивная) система, определяющая путем автоматического поиска такое значение регулируемого параметра, которое обеспечивает наивыгоднейший режим работы регулируемого объекта при изменяющихся условиях его работы.

В качестве рабочих элементов в автоматических системах управления, регулирования, контроля и защиты используются датчики и устройства контроля и регулирования, усилители, микропроцессоры и исполнительные механизмы.

3.2 Разомкнутые автоматические системы

В разомкнутых системах управления (рис. 2.1) действительное значение управляемой величины Хвых(t) не контролируется.

Рис. 2.1 Разомкнутая система управления управления

Управляющее воздействие Хр(t) формируется на основе информации о некоторых основных контролируемых возмущающих воздействиях fi(t). Поэтому такие системы часто называются системами управления по возмущению. Требуемый закон изменения управляемой величины определяется задающим воздействием Хвх(t).

Поскольку в таких системах компенсируется влияние не всех возмущающих воздействий, а только одного или нескольких основных, то точность их работы может оказаться не всегда удовлетворительной.

3.3 Замкнутые автоматические системы

Замкнутой автоматической системой называется такая система, в которой регулируемый параметр измерения и используется для целей регулирования.

Принципиальной особенностью замкнутых автоматических систем является изменение знака в замкнутом контуре, т. е. замыкание контура с отрицательной обратной связью.

Принцип отрицательной обратной связи является основополагающим принципом построения всех замкнутых автоматических систем.

Уровень выходного напряжения задается настройкой Y. Блок управления вырабатывает и передаёт по каналу связи опорный сигнал UОП. Датчик рассогласования сравнивает опорный сигнал с измеренным UИЗМ, пропорциональным выходному напряжению. При наличие рассогласования между опорным и измеренным напряжениями, вырабатывается сигнал рассогласования с инверсией знака ”U, который после усиления изменяет коэффициент передачи управляемого делителя и выходное напряжение усилителя так, что рассогласование ”U стремится к нулю. Величина выходного напряжения в может отличаться от заданного. Разница между этими величинами будет определять ошибку регулирования. Однако эта ошибка будет значительно меньше, чем в разомкнутой системе. На величину ошибки не окажет существенного влияния изменение входного напряжения UВХ и напряжения питания.

Рассмотренные структуры разомкнутой и замкнутой автоматических систем получили широкое распространение в радиоэлектронике. Так построены, например, системы дистанционного управления телевизионными приёмниками, аудиоаппаратурой и др. Более простой вариант построен как разомкнутая система управления параметрами аудио- и видеосигнала. Дистанционная подстройка производится по инфракрасному каналу связи. В более сложных системах выполняется стабилизация заданных параметров аудио- и видеосигнала замкнутыми автоматическими системами, а их настройка задается блоком дистанционного управления по инфракрасному каналу связи.



Литература

1.Чеванский А.Н Основы автоматики(1977)

2.Колесов Л.В. Название: Основы автоматики Издательство: М.: Колос Год: 1984

3. Ямпольский В.С. Название: Основы автоматики и электронно-вычислительной техники Издательство: Москва "Просвещение" Год: 1991

Размещено на Allbest.ru

...