Изучение и исследование конечных выключателей

Цель работы

Изучение принципа действия и экспериментальное определение выходных характеристик конечных выключателей (КВ).

Общие положения

Конечные (концевые, путевые) выключатели применяются для контроля (в основном ограничения) перемещения подвижных органов различных механизмов. В общем случае КВ, являющийся датчиком, состоит из чувствительного элемента (ЧЭ) и усилителя- преобразователя (УП), (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Функциональная схема конечного выключателя

ЧЭ преобразует механическое перемещение в изменение какого-либо параметра электрической цепи (сопротивление, индуктивность, емкость, напряжение, ток). ЧЭ элемент содержит подвижный элемент (копир, экран, лепесток, магнит и др.), который, входя в зону действия ЧЭ, изменяет один из его внутренних параметров (нажимает на контакты и изменяет их состояние; перекрывает световой поток, изменяя тем самым ток в цепи фотодиода; изменяет индуктивное сопротивление катушек ЧЭ; создает сильное магнитное поле вблизи контактов геркона и т.д.). В зависимости от принципа действия ЧЭ различают КВ:

а) механические;

б) индуктивные;

в) фотоэлектрические;

г) на герконах.

УП усиливает и преобразует входную величину в изменение тока или напряжения.

Как правило, выходная характеристика КВ является релейной представляет собой зависимость выходного напряжения (тока) от перемещения подвижного элемента «х»:

.

Основным требованием предъявляемые к КВ, является как можно большее значение коэффициента возврата К_в→1 (рис. 4.2):

а) б)

Рис. 4.2. Графики изменения коэффициента возврата конечных выключателей:

а – с релейной характеристикой, б – с аналоговой

Абсолютная величина разницы перемещения срабатывания и размыкания КВ называется дифференциальным ходом. В некоторых типах КВ изменение выходной величины происходит не мгновенно, а нарастает по определенному закону (рис. 4.2, б), что объясняется физическими свойствами ЧЭ. Тогда в УП дополнительно ставят пороговый элемент, срабатывающий при достижении выходным напряжением (током) определенной величины. Часто на выходе УП включают контактный коммутационный аппарат (реле, контактор).

Лабораторный стенд

Лабораторный стенд предназначен для экспериментального определениявыходных и временных характеристик КВ (механического (МП-5), фотоэлектрического, индукционного БВКЗ-24 и на герконе КЭМ-3.

Порядок выполнения работы

4.1. Определить выходные характеристики КВ при перемещении подвижного органа КВ вправо и влево.

4.2. Определить зависимость изменения промежуточной величины ЧЭ КВ при его срабатывании и отпускании.

4.3. Необходимая аппаратура: осциллограф типа С1-68, микроамперметр типа

Содержание отчета

5.1. Принципиальные электрические схемы КВ и схемы их включения на стенде.

5.2. Характеристики и графики по п.п. 4.1 - 4.3.

6. Контрольные вопросы

6.1. Назначение и Классификация КВ.

6.2. Принцип действия и конструкция КВ.

6.3. Основные аналитические зависимости лежащие в основе КВ различных типов и характеристики КВ.

6.4. Характеристики некоторых промышленных КВ.

Лабораторная работа № 5

Изучение реле времени

Цель работы

Изучение реле времени, ознакомление с принципами автоматического управления пуском и торможением двигателя постоянного тока в функции времени.

2. Описание лабораторного стенда

Исследование автоматического управления пуском и торможением двигателя постоянного тока (ДТП) в функции времени и скорости проводится на лабораторном макете, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 5.1.

Макет работает следующим образом: в исходном положении тумблеры К1 и К2 разомкнуты, первая и вторая ступень пускового реостата зашунтированы контактами реле 1Р1 и 1Р2, конденсаторы С1и С2 реле времени заряжены, транзисторы Т1, Т2 - закрыты.

При замыкании тумблера К2, подается напряжение на обмотку возбуждения двигателя. Нажатием кнопки «Пуск» подается питание на обмотку реле Р, реле Р включается и своим контактом 4Р подключает якорную цепь двигателя к сети - 110 В. Контакты реле 2Р, 3Р подключают конденсаторы С1, С2. к цепям разряда. Транзисторы Т1, Т2 открываются, срабатывают реле Р1 и Р2, которые своими размыкающими контактами включают в якорную цепь двигателя пусковой реостат (R1, R2). Блокировочный замыкающий контакт 1Р закорачивает пусковую кнопку, которая после этого может быть отпущена. Следовательно, с момента срабатывания реле Р начинается разгон двигателя в соответствии с первой искусственной механической характеристикой (характеристика «1» на рис. 5.2).

Через некоторое время, определяемое временем разряда конденсатора С1, срабатывает первое реле времени. Транзистор Т1 закрывается, реле Р1 обесточивается, контакт 1Р1 замыкается и закорачивает первую ступень пускового реостата R1.Начинается разгон двигателя согласно второй искусственной механической характеристике (кривая 2 на рис. 5.2). Через некоторое время, определяемое постоянной времени цепи разряда конденсатора С2, срабатывает второе реле времени (закрывается транзистор Т2 и обесточивается реле Р2), замыкается контакт 1Р2, который закорачивает вторую ступень пускового сопротивления R2. Двигатель начинает работать по естественной механической характеристике, кривая 3рис. 5.2.

Для динамического торможения включается тумблер К1 и нажимается кнопка «Стоп». При нажатии кнопки «Стоп» реле Р обесточивается и своим контактом 4Р отключает якорную цепь от сети; контакты реле Р, 2Р и ЗР подключают конденсаторы С1, С2 к источнику постоянного напряжения.

При включении тумблера К1 подается питание на обмотки реле РЗ и Р4, контакты этих реле (1РЗ, 1Р4) закорачивают якорную цепь двигателя, шунтируя сопротивления RЗ и R4

При уменьшении частоты вращения двигателя отключается реле РЗ, и якорная цепь двигателя замыкается на сопротивление R3.

При последующем уменьшении частоты вращения двигателя отключается реле Р4, в результате чего якорь двигателя замыкается на сопротивление R = R3 + R4. Механические характеристики двигателя постоянного тока, работающего в режиме динамического торможения, приведены на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Механические характеристики ДПТ

Изменение частоты вращения двигателя контролируется по вольтметру V (рис. 5.1), подключенному к сигнальной обмотке тахогенератора (ТГ).

При снятии пусковой диаграммы, диаграммы торможения, графиков изменения тока якоря и частоты вращения двигателя используется электронный осциллограф С1-68.

Порядок выполнения работы

3.1. Изучить работу лабораторного макета.

3.2. Снять механическую характеристику двигателя .

3.3. Снять характеристики и при пуске и торможении двигателя для трех значений выдержки срабатывания реле времени 1 и 2.

3.4. Определить время срабатывания реле времени.

Содержание отчета

4.1. Принципиальная электрическая схема макета.

4.2. Временные диаграммы пуска и торможения двигателя,

4.3. Механические характеристики двигателя.

4.4. Время срабатывания первого и второго реле времени 1 и 2.

5. Контрольные вопросы

5.1. Принцип работы лабораторного макета.

5.2. Методика снятия характеристик и .

5.3. Методика определения времени срабатывания реле времени.

5.4. Методика построения механических характеристик двигателя.

5.5. Режимы торможения ДПТ. Механические характеристики ДПТ в тормозных режимах.

5.6. Способы регулирования частоты вращения.

Лабораторная работа № 6