Основные теоретические сведения. Основные теоретические сведения
Лабораторная работа №1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ В РЕЛЕЙНОЙ СХЕМЕ
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 дискрет-
ны во времени.
Устройства дискретного действия и состоящие из них системы дискретного автоматического управления по сравнению с устройствами и системами непрерывного управления более надёжны, на чёткость 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 на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Функциональная схема системы дискретного управления
Такая схема состоит из четырёх 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 операциям, 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 её преобразования (электродвигатели, электромагниты, электромагнитные муфты и др.).
Электрические реле являются наиболее распространёнными элементами электроавтоматики, что обусловлено основным свойством реле – возможностью управлять достаточно мощными процессами в исполнительных электрических цепях с помощью незначительных управляющих электрических сигналов.
Электрическое реле (рисунок 1.2) в общем случае является промежуточным элементом, приводящим в действие одну или несколько управляемых электрических цепей при воздействии на него определённых электрических сигналов управляющей цепи. Поэтому реле нельзя характеризовать только его собственными параметрами в отрыве от характеристик управляющей и управляемой электрических цепей.
Рисунок 1.2 – Электрическое реле
Применение электрических реле позволяет использовать алгебру логики.
В алгебре логики имеются три основные логические операции:
• логическое умножение (И);
• логическое сложение (ИЛИ);
• 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 таблице 1.1.
| Входные переменные | Выход | |
| а | в | А |
Таблица 1.1 – Таблица истинности для элемента И
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 таблице 1.2 приведены указанные свойства логического сложения.
| Входные переменные | Выход | |
| а | в | А |
Таблица 1.2 – Таблица истинности для элемента ИЛИ
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 вход-
ной 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.
Таблица 1.3 – Таблица истинности для элемента НЕ
| Входные переменные | Выход |
| а | А |
Экспериментальная часть
Задание 1: Познакомиться с функциональными схемами систем автоматического дискретного управления.
Задание 2: Познакомиться с устройством и принципом действия электрических реле.
Задание 3: Изучить алгебру логики.
Последовательность выполнения лабораторной работы:
• Разработайте и соберите схему (рисунок 1.3), в которой при замыкании выключателя S2 реле К1 своим контактом включает или выключает объект управления (лампу или двигатель).
Рисунок 1.3а – Схема 1 для выполнения эксперимента (ЛОЖЬ)
Рисунок 1.3б – Схема 1 для выполнения эксперимента (ИСТИНА)
Рисунок 1.4а – Схема 2 для выполнения эксперимента (ЛОЖЬ)
Рисунок 1.4б – Схема 2 для выполнения эксперимента (ИСТИНА)
• Разработайте и исследуйте схему (рисунок 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.
Рисунок 1.5а - Принципиальная схема для схемы 1
Рисунок 1.5.б – Принципиальная схема для схемы 2
• Опишите принцип действия разработанных схем.
Схема 1: При подаче напряжения на «+», ток идет по контуру, контакты которые были разомкнуты – замыкаются, замкнутые – размыкаются, загорается лампочка.
Схема 2 : Включаем питание, загорается лампочка Hl – команда S2 (замкнули) – ток идет от «+», поступает на реле К1 на «-». Реле находится под током. Сердечник с электромагнитом якорек другим концом переключает контакт К1, переключение на лампочку.
След. команда на отключение. Отключается S2 – K1 без тока, электромагнит не работает (якорек не притягивается). Пружинки возвращаются к К1, на свое место и цепь разрывается. Лампочка гаснет.
Тумблер сети – загорается Hl – команда на включение двигателя – замыкает S2 (К1 находится под током). Якорек к сердечнику переключается на реле К2.
• Представьте функциональную схему, выделив в ней цепь управляющего тока и управляющий контур.
Рисунок 1.6а – Функциональная схема для схемы 1
Рисунок 1.6б – Функциональная схема для схемы 2
• Составьте логические уравнения, описывающие разработанные схемы.
Схема уличного освещения.
При малом естественном освещении фотореле срабатывает и включает промежуточное реле К1, которое применяется для случая, когда контакты фотореле слабы для тока катушки пускателя освещения. Промежуточное реле К1 включает пускатель освещения КМ2. Рубильник сети освещения QS применяется на случай ремонта в цепи управления или в сети освещения. Для защиты от коротких замыканий в сети применяются предохранители.
Для включения внутреннего освещения внутри помещений строго по графику может применятся реле времени программированное 2РВМ
Световой поток естественной освещенности преобразуется фотодатчиком в электрический сигнал, управляющий работой фотореле.
Фоторезистор включен в цепь базы транзистора VT1, управляющего более мощным транзистором VT2, который включает реле К1. Реле К1 включает реле К2, контакты которого находятся в цепи катушки магнитного пускателя КМ, который таким образом управляется в зависимости от освещенности , включая и отключая светильники. Питание схемы выпрямленным напряжением осуществляется через диоды VD1и VD2 от делителей напряжения R2, R3 и R6, R7. Настройка выключателя на срабатывание при определенной освещенности производится резистором R1. Отключение освещения происходит при естественной освещенности, превышающей освещенность включения на 5…10 лк. Заводская настройка соответствует включению при (5±2) лк и отключению 8…15 лк.