Электрические цепи в релейной схеме

1.1. Цель работы.

1.1.1. Познакомиться с функциональными схемами систем авто-

математического дискретного управления.

1.1.2. Познакомиться с устройством и принципом действия

электрических реле.

1.1.3. Изучить алгебру логики.

1.2. Основные теоретические сведения.

В современных системах автоматического управления (САУ) наиболее часто находят применение устройства дискретного действия. В

таких устройствах переменные величины - сигналы на входах и выходах - используются в процессе управления только в их крайних значениях, т.е. эти сигналы дискретны во времени.

Устройства дискретного действия и состоящие из них системы

дискретного автоматического управления по сравнению с устройства-

ми и системами непрерывного управления более надежны, на четкость их работы меньше влияет разброс параметров отдельных элементов или колебания параметров источников питания. Как следствие при передаче сигналов управления в таких системах меньше сказываются помехи.

Основой построения систем управления являются аппараты и устройства электроавтоматики.

Несмотря на многообразие электрических схем управления, рабочими органами механизмов система дискретного управления может

быть представлена функциональной схемой рис. 1.1.

Рис. 1.1.

Такая схема состоит из четырех основных звеньев: командных

органов, функциональной части, усилителей и исполнительных органов. Между отдельными звеньями, кроме основных связей, могут существовать также внутренние обратные связи.

Командные органы служат для введения в систему управления

электрических команд (кнопки и переключатели управления, датчики).

Функциональная часть является наиболее сложной частью САУ и

предназначается для преобразования сигналов командных органов и

передачи их исполнительным органам в соответствии с заданной программой.

В дискретных системах большинство операций, выполняемых функциональной частью, можно свести к простейшим логическим опера-

циям, соответствующим появлению сигналов "да" либо "нет". Поэтому подобные элементы, к которым могут быть отнесены реле (контактные и бесконтактные), получили название - логические элементы.

Усилители осуществляют повышение уровня напряжения, тока или

мощности сигналов, выдаваемых функциональной частью, ибо параметры этих сигналов часто недостаточны для приведения в действие исполнительных органов.

Исполнительные органы служат для управления потоком энергии,

подводящимся к рабочим механизмам, или ее преобразования (электродвигатели, электромагниты, электромагнитные муфты и др.).

Электрические реле являются наиболее распространенными эле-

ментами электроавтоматики, что обусловлено основным свойством реле - возможностью управлять достаточно мощными процессами в исполнительных электрических цепях с помощью незначительных управляющих электрических сигналов.

Электрическое реле (рис. 1.2.) в общем случае является промежуточным элементом, приводящим в действие одну или несколько управляемых электрических цепей при воздействии на него определенных электрических сигналов управляющей цепи. Поэтому реле нельзя

характеризовать только его собственными параметрами в отрыве от

характеристик управляющей и управляемой электрических цепей.

Управляющая цепь Управляемая цепь

Рис. 1.2.

Применение электрических реле позволяет использовать алгебру логики. В алгебре логики имеются три основные логические операции:

1) логическое умножение (И);

2) логическое сложение (ИЛИ);

3) логическое отрицание (НЕ).

Логическое умножение (И) выполняют двумя и более высказываниями. Эту операцию обозначают знаком Х. В результате логического умножения, получается новое сложное высказывание, которое принимает истинное значение тогда, когда его составляющие высказывания истинны, и ложно, если хотя бы одно составляющее высказывание ложно. Указанные свойства логического умножения сведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Входные переменные	Выход
а	в	А

В электрической схеме элемент, реализующий логическое умножение, по своему действию аналогичен цепи, состоящей из последовательно включенных контактов реле.

Логическое сложение (ИЛИ) - это сложное высказывание, которое истинно, если истинно хотя бы одно из составляющих его высказываний, и ложно, если все высказывания ложны. В табл. 1.2. приведены указанные свойства логического сложения.

Таблица 1.2.

Входные переменные	Выход
а	в	А

Логическое сложение обозначается знаком + и читается так: а

или в.

Аналогией рассматриваемой логической операции служит электрическая цепь, содержащая несколько параллельных контактов реле.

Логическая связь "ИЛИ" разрешает приходить сигналу от любого источника на общий выход и исключает воздействие этих сигналов друг на друга. Выходной сигнал будет равен А и в том случае, если получен даже один входной сигнал а ИЛИ в.

Логическое отрицание (НЕ) - преобразует истинное высказывание в ложное, а ложное, в истинное. Выход всегда противоположен входу, т.е. переменная принимает противоположное значение. Эту операцию

обычно обозначают чертой над буквой: А = а, что читается так: А не есть а.

В табл. 1.3. приведены логические свойства отрицания.

Таблица 1.3.

Входные переменные	Выход
а	А

1.3. План работы.

1.3.1. Разработать и собрать схему (Рис. 1.3.), в которой при замыкании выключателя S2 реле К1, своим контактом включает или выключает объект управления (лампу или двигатель).

Рис. 1.3.

Рис. 1.4.

1.3.2. Разработать и исследовать схему (Рис. 1.4.), в которой электродвигатель должен включаться с помощью реле и оставаться во включенном состоянии после выключения реле. Использовать тумблер S2, реле К1, К2 и двигатель.

1.3.3. Описать принцип действия разработанных схем.

1.3.4. Представьте функциональную схему, выделив в ней цепь

управляющего тока и управляющий контур.

1.3.5. Составить логические уравнения, описывающие разработанные схемы.

2. Лабораторная работа N2

ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ

2.1. Цель работы.

2.1.1. Изучить методы измерения потенциалов точек электрической цепи.

2.1.2. Изучить методы измерения напряжений на отдельных участках электрической цепи.

2.1.3. Изучить методы расчета напряжений на отдельных участках электрической цепи.

2.2. Основные теоретические сведения.

При измерении напряжения измерительный прибор (вольтметр) подключается в точках, между которыми создается напряжение (разность потенциалов). При измерении потенциала, в какой - либо точке схемы достаточно подключить один из соединительных проводов прибора к этой точке схемы, а другая точка, относительно которой измеряется потенциал, является общей для прибора и любой точки схемы. Поэтому анализ потенциалов сводится к разработке простых структурных схем. Провода, используемые для передачи потенциалов, соответствуют сигнальным каналам (Рис. 2.1.).

Рис. 2.1.

По результатам расчета или измерения в электрической цепи

для ее контура (ветви) можно построить график распределения потенциалов точек в виде потенциальной диаграммы. Построение диаграммы можно начинать с любой точки контура (ветви), приравняв ее потенциал произвольной величине (например, нулю). Направление обхода контура выбирается произвольно.

Пример. Построить потенциальную диаграмму для контура (Рис.2.2.). Заданы значения токов, ЭДС и сопротивления резисторов.

Рис. 2.2.

Приравняв потенциал точки 4 нулю (f4 = 0), определим потенциал точки 3. Придерживаемся следующих соображений: при движении от точки 4 к точке 3 направление обхода контура совпадает с направлением тока I4, а т.к. ток течет от большого потенциала к меньшему то потенциал точки 3 будет ниже потенциала точки 4 на величину падения напряжения на резисторе R4, следовательно:

f3 = f4 – I4 R4.

Аналогично: f5 = f3 – I1 R1.

Потенциал точки 1 выше потенциала точки 5 на величину ЭДС Е1, т.к. направление обхода контура совпадает с направлением ЭДС, следовательно:

f1 = f5 + Е1.

Аналогично: f2 = f1 – I3 R3;

F4 = f2 – Е6.

Потенциальная диаграмма дана на рис. 2.3.