Игумнов Н. П. Типовые элементы и устройства систем автоматического управления (стр. 20 из 33)

а – ИПС-06; б – двухкаскадная; в – «Электроника17»

Рисунок 4.7 – Принципиальные схемы источников питания вторичных приборов

В целях улучшения характеристик стабилизатора можно использовать двухкаскадную схему включения стабилитронов, рисунок 4.7, б. Первый каскад стабилизации построен на двух стабилитронах Д1 и Д2, второй каскад – на стабилитроне Д6. В качестве термокомпенсирующих элементов в схеме используются германиевые диоды типов Д7Г, Д7Ж или стабилитроны, включенные в прямом направлении, имеющие отрицательный температурный коэффициент. Коэффициент стабилизации таких стабилизаторов составляет примерно 2000. изменение выходного напряжения, равного 8,82 В при силе тока 5 мА, при изменении температуры окружающей среды в диапазоне 20 – 60 ⁰С не превышает ±0,0005% на 1 ⁰С.

Если для питания измерительной схемы требуется мощность большая, чем могут обеспечить кремниевые стабилитроны, то в качестве силового регулируемого элемента используется полупроводниковые триоды, рисунок 4.7, в. Опорными элементами в схеме прибора «Электроника17» служат кремниевые стабилитроны, в качестве усилительного и силового – полупроводниковые триоды с проводимостью типа n-p-n и p-n-p.

Коэффициент стабилизации схемы около 1500, температурная нестабильность выходного напряжения 0,005% на 1 ⁰С. выходное стабилизированное напряжение равно 10 В при силе тока около 20 мА.

Стабилизированный источник питания ИП-8с, рисунок 4.8 может питать блоки квадраторов, функциональные преобразователи и другие элементы. В источнике питания ИП-8с имеется два раздельных параметрических стабилизатора на кремниевых стабилитронах СТ1 и СТ2. После выпрямителей используются сглаживающие LC-фильтры. Стабилитроны обеспечивают выходное напряжение каждого канала на уровне 18 В.

Рисунок 4.8 – Электрическая схема источника питания ИП-8с

4.4 Блок питания измерительных преобразователей и датчиков

Блок питания 22БП-36 осуществляет преобразование напряжения 220 В или 240 В переменного тока в стабилизированное напряжение 36 В (24В) постоянного тока. Предназначен для питания преобразователей типа «САПФИР-22М» в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

Конструкция блока питания представляет собой специальную раму (являющуюся одновременно несущим шасси), закрытую с двух сторон крышками.

На передней панели каждого блока питания расположены:

- тумблер включения сети 220 В;

- держатель сетевого предохранителя;

- светодиоды индикации включения (количество определяется вариантом исполнения блока питания);

- тумблеры включения соответствующих каналов (для двух-, четырех-, и восьмиканальных блоков питания).

На задней панели расположена клеммная колодка, предназначенная для подключения внешней питающей сети 220 (240) В и для электрического соединения блока питания с одним или несколькими измерительными преобразователями «САПФИР-22М».

На шасси установлены в зависимости от варианта исполнения блока питания один или два понижающих трансформатора, одна или две платы стабилизатора напряжения.

Электрическая схема одноканального блока питания, рисунок 4.9 включает в себя: понижающий трансформатор Т1, выпрямительный диодный мост VS1, предохранитель FU1, лампа индикации включения блока HL1, электронный стабилизатор напряжения.

Рисунок 4.9 – Принципиальная электрическая схема стабилизатора блока питания 22БП-36

Стабилизатор напряжения выполнен на микросхеме D1, мощных транзисторах VT1, VT3, транзисторе VT2.

Регулировка выходного напряжения стабилизатора осуществляется резистором R11.

Работа схемы электрического стабилизатора напряжения заключается в следующем: на первичную обмотку трансформатора Т1 через предохранитель FU1 подается сетевое напряжение. С вторичной обмотки трансформатора пониженное напряжение подается на диодный выпрямительный мост VS1.

С выходной диагонали моста выпрямленное напряжение подается через фильтр С1 на вход предварительного стабилизатора напряжения, собранного на транзисторах VT1, VT2, стабилитронах VD1, VD2 и резисторах R1, R2, R3, R4.

Предварительно стабилизированное напряжение (39,5 ± 0,25) В подается на вход стабилизатора напряжения, собранного на микросхеме D1, выходном транзисторе VT3, стабилитроне VD3, конденсаторах С2, С3 и резисторах R11, R12, R13.

Конденсаторы С4, С5 предназначены для фильтрации выходного напряжения.

Резисторы R5, R6, R7, R8, R9, R10 совместно с элементами микросхемы D1 обеспечивает защиту стабилизатора напряжения по выходу от короткого замыкания и перегрузки.

Диапазон срабатывания защиты по току 250 ± 50 мА.

Ток короткого замыкания составляет 20 – 30 мА.

После устранения перегрузки или короткого замыкания автоматически восстанавливается нормальная работа блока питания.

С помощью резистора R11 осуществляется настройка выходного напряжения.

Блок питания одноканальный обеспечивает питанием три преобразователя, а двухканальный обеспечивает питанием шесть преобразователей «САПФИР-22М».

Контрольные вопросы:

1. Основное назначение источников питания в системах автоматического управления?

2. Поясните принцип работы компенсационного стабилизатора.

3. Какова разница между ферромагнитным и феррорезонансным стабилизаторами?

4. Назовите основные выходные параметры и требования к источникам питания в системах автоматического управления.

5. Поясните работу схемы блока питания 22БП36.

Раздел 3 Электрические исполнительные устройства систем автоматического управления

Глава 5. Электромагниты и электромагнитные муфты

5.1 Назначение электромагнитных исполнительных устройств

Исполнительные устройства в системах автоматического управления предназначены для приведения в действие (для привода) различных регулирующих органов, оказывающих непосредственное воздействие на объект управления с целью достижения выходной величиной этого объекта требуемого значения. Существует большое разнообразие регулирующих органов: для изменения подачи жидкостей и газов в трубопроводах устанавливают заслонки, клапаны, шиберы и краны; в подъемно-транспортных устройствах это различные тормоза, муфты, вариаторы скорости и т.п.

Для воздействия на регулирующие органы необходимо выполнить механическую работу: повернуть заслонку, переместить затвор регулирующего органа, соединить две половинки муфты и т.д. Входным сигналом исполнительного устройства является определенной величины и вида электрический ток или напряжение, а выходным – механическое перемещение.

Для преобразования электрической энергии в механическую служат электромагниты и электродвигатели. В данной главе будут рассмотрены только электромагнитные исполнительные устройства. Электродвигатели являются электрическими машинами и изучаются в соответствующем курсе.

Основное преимущество электромагнита – простота конструкции. У электродвигателя достоинств больше: высокий к.п. д., возможность получения широкого диапазона скоростей и перемещений. Эти преимущества проявляются только в сравнительно сложных системах автоматики и при продолжительном режиме работы. При необходимости иметь небольшие перемещения (несколько миллиметров) и усилия (несколько десятков – сотен ньютон) электромагниты выгоднее, чем электродвигатель с редуктором.

В предыдущих главах уже рассматривались электромагниты, используемые как составная часть электромагнитных реле и контакторов. В данной главе будут рассмотрены общие вопросы классификации электромагнитов, их конструкция, принцип действия и область применения в качестве исполнительных элементов систем автоматики.

5.2 Классификация электромагнитов

В зависимости от вида тока в обмотке электромагниты подразделяют на электромагниты постоянного и переменного токов, по скорости срабатывания – на быстродействующие, нормальные и замедленного действия. По назначению электромагниты разделяют на приводные и удерживающие.

Приводные электромагниты служат для выполнения механической работы. При подаче питания они перемещают различные исполнительные устройства: клапаны, толкатели, заслонки, золотники.

Удерживающие электромагниты служат не для перемещения, а лишь для удерживания ферромагнитных деталей. Например, электромагнит, используемый при подъеме железного лома. В металлообработке используются электромагнитные плиты для фиксации обрабатываемой детали на станке.

По конструктивному выполнению различают клапанные (поворотные), прямоходовые и с поперечным движением.