Презентации и плакаты Электрические аппараты

Презентации и плакаты Электрические аппараты
Рассчитать доставку

Комплект учебно-наглядных пособий по электрическим аппаратам включает в себя тщательно проработанный и структурированный графический материал по всему курсу данной дисциплины (35 графических модулей). Дидактические материалы содержат рисунки, схемы, определения и таблицы по электрическим аппаратам и предназначены для демонстрации преподавателем на лекциях. В разработке пособий принимают участие профессора и доценты Южно-Уральского государственного университета, педагогических вузов, а также педагоги-практики с многолетним стажем преподавания.  Все иллюстрации выполнены профессиональными художниками.


Возможно несколько вариантов исполнения комплекта учебно-наглядных пособий по электрическим аппаратам:

Презентации по электрическим аппаратам на CD (электронные плакаты):


Электрические аппараты презентация

Диск предназначен для демонстрации преподавателем дидактического материала на занятиях по электрическим аппаратам с использованием интерактивной доски, мультимедийного проектора и прочих компьютерных демонстрационных комплексов. В отличие от обычных электронных учебников для самостоятельного изучения, данные презентации по электрическим аппаратам разработаны специально для показа рисунков, схем, таблиц на лекциях. Удобная программная оболочка имеет оглавление, позволяющее просмотреть необходимый плакат. Предусмотрена защита плакатов от несанкционированного копирования. В помощь преподавателю для подготовки к занятиям прилагается печатное пособие. Ниже представлен состав диска (перечень плакатов) с презентациями по теме электрические аппараты. Для предварительного ознакомления.


Электронный плакат электрические аппараты

Электронный плакат электрические аппараты презентация

Электрические аппараты CD плакат

Печатные плакаты (таблицы) по электрическим аппаратам для оформления кабинета:

Плакаты электрические аппараты 
Плакат на полимерной плёнке

Планшет электрические аппараты
Планшет на жёсткой основе

Варианты изготовления плакатов на различных материалах: Цена, руб. за шт.
Плакат 560х800 мм, бумага 115 г/м2; 380
Плакат 560х800 мм, бумага 200 г/м2;600
Плакат 560х800 мм, ламинированный, бумага 115 г/м2;650
Плакат 560х800 мм, полимерная пленка, пластиковая рамка;800
Планшет 560х800 мм, жесткая пластиковая основа.2200

Комплект типовых плакатов по электрическим аппаратам:

  1. Силовые преобразователи энергии
  2. Контактные элементы и устройства
  3. Выключатели и рубильники
  4. Электромагнитное реле
  5. Аппараты дистанционного управления
  6. Бесконтактные аппараты
  7. Микропроцессорные устройства
  8. Датчики регулируемых переменных (1)
  9. Датчики регулируемых переменных (2)
  10. Типовые узлы защиты, блокировок и сигнализаций

Вы можете скачать плакаты по электрическим аппаратам в уменьшенном виде для предварительного ознакомления (zip-архив).

Возможен заказ как комплекта типовых плакатов, так и выборочный, используя макеты наглядных пособий из комплекта электронных плакатов «Электрические аппараты» на CD. Размер плакатов 560х800 мм или другой по выбору.


Перечень плакатов по курсу электрические аппараты: 
(Уменьшенные версии плакатов могут быть высланы по запросу на электронную почту)


Раздел 1. Силовые преобразователи энергии

В схемах управления электрооборудованием применяют полупроводниковые силовые преобразователи, которые преобразуют электроэнергию одних параметров или показателей качества в электроэнергию с другими параметрами или показателями качества. Параметрами электрической энергии считаются род тока и напряжения, их частота, число фаз, фаза напряжения. По характеру преобразования электроэнергии силовые преобразователи делятся на выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, регуляторы напряжения переменного и постоянного тока. По элементной базе преобразователи могут быть диодными, тиристорными и транзисторными, а по управляемости — неуправляемыми и управляемыми. В управляемых преобразователях выходные переменные напряжение, ток, частота могут регулироваться.

  1. Силовой тиристор
  2. Выпрямители
  3. Инверторы
  4. Преобразователи частоты
  5. Регуляторы напряжения

  6. Раздел 2. Контактные элементы и устройства

  7. Конструктивные типы контактов
  8. Кнопки, тумблеры
  9. Рубильник и пакетный выключатель
  10. Выключатели: конечные и путевые
  11. * Контроллер кулачковый (динамичный плакат)
  12. Электромагнитное реле нейтральное
  13. Электромагнитное реле поляризованное
  14. * Реле времени (динамичный плакат)
  15. * Реле максимального тока (динамичный плакат)
  16. * Тепловое реле
  17. Контактор
  18. * Магнитный пускатель (динамичный плакат)
  19. Магнитный пускатель ПА и ПАЕ-311
  20. * Автоматические воздушные выключатели (динамичный плакат)

  21. Раздел 3. Бесконтактные аналоговые и дискретные элементы и устройства

  22. Операционные усилители
  23. Схемы регуляторов
  24. Триггеры, логические элементы
  25. Оптоэлектронный прибор

  26. Раздел 4. Микропроцессорные устройства

  27. Структурные схемы микропроцессора и программируемого контроллера

  28. Раздел 5. Датчики регулируемых переменных

    Датчиком называется устройство, осуществляющее преобразование контролируемого параметра в выходной сигнал, удобный для ввода его в систему управления или для дистанционной передачи.

25, 26.Датчики времени

  1. Датчики тока
  2. Датчики напряжения
  3. Датчики скорости
  4. Датчики положения
  5. Раздел 6. Типовые узлы защит, блокировок и сигнализаций

  6. Максимальная токовая защита
  7. Тепловая защита. Нулевая защита
  8. Минимально-токовая защита. Защита СД
  9. Блокировки. Световая сигнализация


Оформление заказа 

Купить учебно-наглядные пособия по электрическим аппаратам можно отправив заявку факсом или электронной почтой, а также с помощью нашего интернет-магазина (кнопка''добавить в заявку''). После этого наш сотрудник свяжется с Вами для согласования заказа и выставления счета на оплату. Оплата производится по безналичному расчету. Доставка осуществляется почтой или автотранспортными компаниями в любой регион России и страны СНГ. Доставка до транспортной компании производится бесплатно. Стоимость доставки по России 100-300 руб. в зависимости от региона и способа доставки. 

 

Тиристор — это полупроводниковый четырехслойный прибор, обладающий следующими свойствами: он способен пропускать ток только в одну сторону; ток протекает через него только после подачи на управляющий электрод открывающего сигнала; ток после снятия сигнала через тиристор продолжает протекать до тех пор, пока тиристор не закроется.

Тиристоры работают в релейном режиме, т. е. имеют только два устойчивых состояния — открытое и закрытое. Когда тиристор открыт, его сопротивление близко к нулю, поэтому падение напряжения и потеря энергии на нем незначительны. Напряжение сети почти полностью приложено к нагрузке. В закрытом состоянии тиристор имеет внутреннее сопротивление весьма высокое, поэтому протекающий ток через него практически равен нулю, а сетевое напряжение — падению напряжения на тиристоре. Переключение из одного состояния в другое происходит почти мгновенно. Напряжение открывания зависит от напряжения управления.

Тиристоры имеют малые габариты и массу, большую механическую прочность, работают в большом диапазоне температур. К недостаткам тиристоров можно отнести следующее: они считаются полупроводниковыми приборами с неполной управляемостью и требуют специальную схему для их запирания. Тиристоры находят наиболее широкое применение в устройствах преобразовательной техники — выпрямителях, инверторах, преобразователях частоты и др.

Выпрямителями называют электрические схемы, предназначенные для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Неуправляемые выпрямители не обеспечивают регулирования напряжения на нагрузке и выполняются на полупроводниковых неуправляемых приборах односторонней проводимости — диодах, а управляемые выпрямители выполняются на управляемых диодах — тиристорах — и позволяют регулировать выходное напряжение за счет соответствующего управления тиристорами.

Выпрямители могут быть нереверсивными и реверсивными. Реверсивные выпрямители позволяют изменять полярность выпрямленного напряжения на своей нагрузке, а нереверсивные — нет. По числу фаз питающего входного напряжения переменного тока выпрямители делятся на однофазные и трехфазные, а по силовой части — на мостовые и с нулевым выводом. В однофазном двухполупериодном выпрямителе с выводом нулевой точки в течение одной половины периода переменного напряжения ток проходит через диод Д1, а в течение другой половины периода — через диод Д2.

Трансформатор Тр выполнен с двумя вторичными обмотками, имеющими общий (нулевой) вывод. Диоды работают поочередно благодаря противофазности ЭДС во вторичных обмотках трансформатора, и ток через нагрузку проходит в течение всего периода в одном и том же направлении. Другим вариантом однофазного двухполупериодного выпрямителя является мостовая схема. Она состоит из трансформатора и четырех диодов, являющихся плечами моста. К одной диагонали моста приложена переменная ЭДС вторичной обмотки трансформатора, во вторую диагональ включена нагрузка. При положительной полуволне ЭДС вторичной обмотки трансформатора будут открыты диоды Д2 и Д3, а при отрицательной — Д1 и Д4. Преимущества мостовой схемы перед схемой с выводом нулевой точки: обратное напряжение на неработающих вентилях в два раза меньше; меньше расчетная мощность трансформатора.

Выпрямители трехфазного тока также бывают с выводом нулевой точки и мостовые. Трехфазная схема выпрямления с нулевым выводом содержит трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в треугольник, а вторичная — в звезду, три диода, включенные в каждую из фаз вторичной обмотки, и нагрузку. Каждый диод работает треть периода и токи всех диодов проходят через нагрузку в одном и том же направлении. Коэффициент пульсации в такой схеме в 2,5 раза меньше, чем в двухполупериодном выпрямителе однофазного тока. Схема мостового выпрямителя трехфазного тока содержит две трехфазные выпрямительные группы: анодная (Д1, Д3, Д5) и катодная (Д2, Д4, Д6), каждая из которых повторяет работу трехфазного выпрямителя с нулевым выводом. Поэтому при таком же значении ЭДС вторичной обмотки трансформатора, как и в схеме с выводом нулевой точки, в данной схеме значение выпрямленного напряжения в два раза больше. Кроме того, в четыре раза ниже коэффициент пульсаций.

Инвертированием называется процесс преобразования постоянного в переменный ток требуемых напряжений и частоты. Эти преобразователи используются в составе преобразователей частоты в случае питания электропривода от сети переменного тока или в виде самостоятельного преобразователя при питании электропривода от источника постоянного напряжения.

Различают два типа инверторов: инверторы, ведомые сетью, для которых потребителем является сеть переменного тока, и автономные инверторы. На рисунке представлены двухполупериодные инверторы, ведомые сетью, и простейшие автономные инверторы. В однофазном инверторе, ведомом сетью, источник постоянного напряжения присоединен одним полюсом к общей точке тиристоров, а другим через сглаживающую индуктивную катушку— к средней точке вторичной обмотки трансформатора. Режим инвертирования имеет место при угле управления и полярности источника постоянного напряжения, указанной на схеме. Выбор требуемых участков рабочего напряжения, при которых управляемые вентили поочередно пропускают ток в пределах каждого полупериода, определяется моментом поступления управляющих импульсов. Мостовая схема имеет две группы тиристоров. Верхняя группа тиристоров работает при положительных значениях фазных напряжений, когда направления токов противоположны направлениям напряжений, а нижняя группа — при отрицательных значениях фазных напряжений. В мостовых инверторах меньше искажение формы кривой тока.

В автономных инверторах ток вентилей коммутируется специальным устройством и частота инвертируемого тока определяется частотой управляющих импульсов. По принципу работы автономные инверторы делят на три группы: инверторы тока, инверторы напряжения и резонансные инверторы. В инверторах тока, питаемых от источника постоянного напряжения через дроссель большой индуктивности L, источник питания работает в режиме генератора тока. Дроссель выполняет также функции фильтра высших гармонических составляющих напряжения. Инверторы тока формируют ток в нагрузке, а форма и фаза выходного напряжения определяются параметрами нагрузки.

В инверторах напряжения на входе включен конденсатор C большой емкости. Напряжение на входе при работе инвертора остается практически неизменным. Инверторы напряжения формируют выходное напряжение, а форма и фаза тока нагрузки определяются ее параметрами. В резонансных инверторах нагрузка, имеющая достаточно большую индуктивность, образует с другими реактивными элементами резонансный контур. Тиристоры включаются после спадания тока колебательного контура до нуля в каждый полупериод. Частота колебаний контура должна быть равна или выше частоты выходных колебаний инвертора. Резонансные инверторы применяют при работе на повышенных частотах. На кодограмме представлен простейший однофазный последовательный резонансный инвертор.

Преобразователем частоты называется преобразователь напряжения переменного тока стандартных частоты и напряжения в напряжение переменного тока регулируемой частоты. Применительно к схемам электропривода одновременно с частотой в определенном соотношении регулируется и выходное напряжение преобразователя. Полупроводниковые преобразователи частоты делятся на две группы: преобразователи с непосредственной связью и преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока. В преобразователях с промежуточным звеном постоянного тока переменное напряжение питающей сети выпрямляется с помощью управляемого выпрямителя, и через LC-фильтр поступает на автономный инвертор. Частота выходного напряжения регулируется инвертором, а само напряжение — выпрямителем. В некоторых схемах используют неуправляемые выпрямители и тогда напряжение также регулируется инвертором. Система управления инвертора позволяет регулировать выходную частоту в широком диапазоне. Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока проще, чем преобразователи с непосредственной связью, но обладают меньшим КПД в связи с двойным преобразованием энергии.

Преобразователи с непосредственной связью питающей сети и цепи нагрузки используют две трехфазные схемы выпрямления. Одна из них присоединена к фазам трансформатора анодами (ТР1–ТР3), а другая — катодами (ТР4–ТР6). При поочередной подаче отпирающих импульсов на тиристоры первой группы формируется положительный полупериод выходного напряжения, а при их подаче на тиристоры второй группы — отрицательный полупериод. Частота выходного напряжения ниже частоты питающей сети и может плавно регулироваться изменением паузы ϕп между выключением одной группы тиристоров и включением другой. Преобразователи с непосредственной связью имеют меньшие габаритные размеры, но позволяют получить выходное напряжение только низкой частоты.

Регулятором напряжения переменного тока называется преобразователь напряжения переменного тока стандартных частоты и напряжения в регулируемое напряжение переменного тока той же частоты. Они могут быть одно- и трехфазными и используют в своей силовой части, как правило, тиристоры. На рисунке представлены схемы однофазного и трехфазного тиристорного регулятора напряжения. В каждую фазу между источником питания и нагрузкой включаются по встречно-параллельной схеме два тиристора. Изменение с помощью входного сигнала момента подачи импульсов управления на тиристоры позволяет регулировать напряжение на нагрузке от нуля до сетевого при той же частоте сети. В трехфазной схеме можно также менять чередование фаз напряжения на статоре двигателя и тем самым изменять направление вращения. Регуляторы напряжения используются в качестве мягких пускателей двигателей переменного тока, ограничивающих их пусковые токи и моменты, а также регуляторов экономичности электропривода с асинхронными двигателями, обеспечивающих наилучшие энергетические параметры при их работе.

Регуляторы напряжения постоянного тока преобразуют напряжение постоянного тока источника питания в регулируемое напряжение на нагрузке. В таких преобразователях используются силовые полупроводниковые управляемые ключи — тиристоры и транзисторы, а регулирование напряжения в них происходит за счет модуляции напряжения источника питания. Существует два способа регулирования напряжения на нагрузке: широтно-импульсный, когда изменяется длительность импульсов при неизменной частоте их следования; и частотно-импульсный, когда изменяется частота импульсов при их неизменной длительности. На рисунках представлены широтно-импульсные нереверсивные последовательные преобразователи, наиболее часто применяющиеся.

Под электрическим контактом понимают соединение двух проводников, позволяющее проводить ток между ними. Соприкасающиеся проводники называют контактами. Контакт является одним из основных элементов электроаппаратуры, от конструктивного исполнения и состояния которого в значительной степени зависит надежность работы электроустановки. Характеристики и параметры контактов определяются материалом контактов, их конструкцией и размерами, давлением между контактами, расстоянием между ними, способом искро- и дугогашения.

В качестве материалов для контактов применяют металлы, сплавы, металлокерамические композиции. Наиболее широко для изготовления контактов используются следующие металлы: медь, серебро, вольфрам; сплавы: серебро-кадмий, серебро-палладий, серебро-медь, латунь. Металлокерамические композиции получают методами порошковой металлургии, спекая мелкодисперсные порошки металлов, обладающих с одной стороны хорошей электропроводностью (например, серебро, медь), с другой стороны — дугостойкостью (например, фольфрам, никель). По геометрической форме различают контакты точечные, линейные и плоскостные. Для маломощных контактов обычно применяют следующие формы контактирующих элементов: конус — плоскость, сфера — плоскость, цилиндр — цилиндр с взаимно перпендикулярными осями и др. Контакты, имеющие при работе искро- и дугообразование, выполняются обычно следующих форм: сфера — сфера, сфера — плоскость, цилиндр — плоскость, цилиндр — цилиндр с взаимно параллельными осями. На кодограмме представлены основные типы и конструкции контактов.

Относятся к аппаратам ручного управления. На кодограмме представлено устройство двух видов контактных кнопок и тумблера. Используются для схем пуска, остановки и реверса электродвигателей путем замыкания и размыкания обмоток контакторов, которые коммутируют главную цепь, а также для управления самыми различными схемами автоматики.

Кнопки управления различаются по размерам — нормальные и малогабаритные; по числу замыкающих и размыкающих контактов; по форме толкателя; по величине и роду тока и напряжения; по степени защиты от воздействия окружающей среды. Кнопки применяют в цепях постоянного и переменного тока напряжением до 500 В. Две, три и более кнопок, смонтированных в одном корпусе, образуют кнопочную станцию или пост управления.

Контакты кнопок и других электрических аппаратов на схемах изображаются в так называемом нормальном состоянии, когда на них не оказывается механического, электрического, магнитного или какого-либо другого воздействия. В современных системах управления применяются слаботочные цифровые бесконтактные кнопки на основе магнитных пленок, на которых можно получить произвольное число конфигураций и, следовательно, произвольное число разнообразных приказов. У таких кнопок, помимо повышения надежности, резко уменьшаются общие размеры. Также помимо кнопок в современных системах управления находят все большее применение для управления технологическими процессами джойстики.

Тумблер — малогабаритный переключатель с рычажно-пружинным приводом, имеющий два или три положения. Тумблер может быть снабжен протекторами разных цветов, иногда даже оформляется декоративными гайками, в некоторых моделях предусмотрены светящиеся глазки для визуального подтверждения переключения. Основное применение тумблер находит в цепях управления для коммутации электрических цепей. Максимально допустимое напряжение, на которое рассчитан тумблер, 660 В, номинальный ток — 16 А.

Рубильник — это аппарат ручного действия с рубящим типом контактов, предназначенный для включения и отключения электрических цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В и током до 5 000 А. На изолирующем основании закреплены контактная и шарнирная стойки. К ним присоединяются входные и выходные провода. Рукояткой осуществляется перемещение ножа, перемыкающего стойки.

Для гашения электрической дуги может применяться дугогасительная решетка. Рубильник, не имеющий дугогасительного устройства, служит только для дублирования размыкания уже обесточенной цепи. Рубильники, снабженные дугогасительным устройством, могут разрывать номинальный ток. Рубильники различаются по величине коммутируемого тока, количеству полюсов (коммутируемых цепей), виду привода рукоятки (рычажный, с центральной рукояткой, с приводом от маховика или штанги) и числу ее положений (два или три).

Пакетные выключатели представляют собой разновидность рубильников, отличающихся тем, что их контактная система набирается из отдельных пакетов по числу полюсов. Пакет состоит из изолятора, в пазах которого находятся неподвижный контакт с винтовыми выводами для подключения проводов и пружинный подвижный контакт с устройством искрогашения. Пакетный выключатель более удобен, чем рубильник, занимает меньше места, более безопасен в эксплуатации, позволяет осуществить сложную коммутацию, обладает лучшими дугогасительными свойствами. Однако у пакетного выключателя меньший номинальный ток (до 400 А), отсутствие видимого разрыва цепи и меньшая надежность, чем у рубильника.

Эти выключатели используются для получения сигналов при достижении исполнительным органом рабочей машины определенных положений, которые затем поступают в цепи управления, защиты и сигнализации. Конечные выключатели служат для предотвращения выхода исполнительного органа из рабочей зоны. Путевые выключатели используются для подачи команд управления в схему в определенных точках пути исполнительных органов. Путевые и конечные выключатели могут быть контактными и бесконтактными. Контактные выключатели в зависимости от вида привода бывают вращающиеся, рычажные и нажимные. На рисунке представлены контактные выключатели нажимные и рычажные. Если требуется контролировать перемещение рабочего органа привода с высокой точностью, применяют микропереключатели. Контактные выключатели позволяют коммутировать одну или две цепи при уровнях переменного тока до 10 А и напряжении до 500 В и постоянного тока до 1,5 А при напряжении до 220 В; они обеспечивают точность срабатывания ±(0,02…0,05) мм при износостойкости до (5…10) × 106 м переключений и благодаря простоте конструкции находят широкое применение. В бесконтактных выключателях рабочий орган воздействует не на контакт, а на бесконтактные датчики. Датчики могут быть индуктивными, индукционными, магнитомодуляционными, оптическими и др. Вырабатываемый датчиками сигнал используется для управления электроприводом.

Контроллер — это многопозиционный электрический аппарат с ручным или ножным приводом, предназначенный для изменения схемы подключения электродвигателя к системе электропитания. Различают контактные и бесконтактные контроллеры. Контактные контроллеры делятся по конструктивному признаку на барабанные, кулачковые и плоские. Кулачковые контроллеры характеризуются тем, что размыкание и замыкание их контактов обеспечивается смонтированными на барабане кулачками, поворот которых осуществляется с помощью рукоятки, маховичка или педали. За счет профилирования кулачков обеспечивается необходимая последовательность коммутации контактных элементов. Контроллеры переменного тока ввиду облегченного гашения дуги могут не иметь дугогасительных устройств. В них могут устанавливаться дугостойкие асбоцементные перегородки. Контроллеры постоянного тока имеют дугогасительное устройство. Малый износ контактов позволяет увеличить число включений в час. В ролике представлено устройство и принцип действия кулачкового контроллера.

Управление динамичным плакатом (роликом)

Данный плакат состоит из 2-х частей (страниц):

1 страница — устройство аппарата;

2 страница — принцип действия аппарата.

Переключение между страницами происходит с помощью радиокнопок в правом нижнем углу

На странице с устройством аппарата сноски могут быть скрыты или открыты (по умолчанию они скрыты). Для открытия достаточно кликнуть по требуемой ячейке. Данный подход позволяет преподавателю постепенно раскрывать тему на этапе изучения нового материала, а также может быть использован на этапе проверки знаний учащихся.

Можно так же открыть или скрыть все ячейки одновременно с помощью кнопок, расположенных в правом нижнем углу динамичного плаката.

На странице с принципом действия добавляются радиокнопки, которые переключают режимы работы аппарата.

Реле — это электрический аппарат дискретного действия, предназначенный для коммутации цепей управления более мощных аппаратов, сигнализации, связи и пр. Реле используются в качестве коммутационных аппаратов, датчиков различных переменных и технологических параметров, промежуточных элементов для передачи команд из одной цепи в другую и размножения сигналов. Отличительной особенностью реле является скачкообразное изменение его состояния при достижении входным воздействием на него определенного уровня. Различают реле электромагнитные, полупроводниковые и герметичные. Электромагнитные механизмы имеют сравнительно большие тяговые усилия при относительно малых габаритах, что обусловливает их наиболее широкое применение в реле. Если полярность входного сигнала не влияет на полярность выходного сигнала, то такое реле называют нейтральным. Ток (напряжение) срабатывания реле может регулироваться в определенных пределах изменением силы натяжения возвратной пружины, а также за счет изменения воздушного зазора между якорем и сердечником.

Реле, у которого полярность входного сигнала влияет на полярность выходного, называется поляризованным. В автоматических системах часто требуется, чтобы элементы реагировали не только на значение, но и на полярность тока на входе. Например, реле при одной полярности входного сигнала должно включать одну группу контактов, а при другой полярности — другую. Для получения в электромагнитном механизме знакопеременной зависимости тяговой силы от направления входного сигнала необходимо наличие двух магнитных потоков: одного (рабочего), создаваемого током обмотки реле, и второго (поляризующего), постоянного, неизменного по величине и направлению, создаваемого обычно постоянным магнитом. Т. о., при одном направлении тока в обмотке магнитные потоки будут складываться, а при другом — вычитаться, следовательно, произойдет изменение величины магнитного потока. Различают поляризованные реле с дифференциальной и мостовой магнитными системами. В реле с дифференциальной системой поток от постоянного магнита, проходящий через якорь, разветвляется по двум противоположным путям, и на якорь действует разность этих потоков. В реле с мостовой системой поляризующий поток проходит поперек якоря, а рабочий — вдоль него.

Реле времени представляет собой устройство, контакты которого замыкаются и размыкаются с некоторой выдержкой времени после получения сигнала управления. Реле времени бывают различных типов: электромагнитные, моторные, электронные, пневматические и др.

В электромагнитных реле времени выдержка времени создается с помощью замедляющих механизмов. В реле ЭВ-100 выдержка времени создается часовым механизмом. Часовой механизм позволяет подвижному контакту двигаться с определенной скоростью. Выдержка времени определяется временем движения подвижного контакта и его начальным положением относительно неподвижного. Регулирование времени срабатывания обеспечивается по шкале реле изменения положения неподвижного контакта. При исчезновении напряжения реле мгновенно возвращается в исходное положение. Принцип действия реле наглядно представлен в ролике. Реле времени ЭВ-100 применяется для работы на постоянном оперативном токе 24, 48, 110 и 220 В. Реле ЭВ-200 — на переменном оперативном токе 110, 127, 220 и 380 В.

Управление динамичным плакатом (роликом)

Данный плакат состоит из 2-х частей (страниц):

1 страница — устройство аппарата;

2 страница — принцип действия аппарата.

Переключение между страницами происходит с помощью радиокнопок в правом нижнем углу

На странице с устройством аппарата сноски могут быть скрыты или открыты (по умолчанию они скрыты). Для открытия достаточно кликнуть по требуемой ячейке. Данный подход позволяет преподавателю постепенно раскрывать тему на этапе изучения нового материала, а также может быть использован на этапе проверки знаний учащихся.

Можно так же открыть или скрыть все ячейки одновременно с помощью кнопок, расположенных в правом нижнем углу динамичного плаката.

На странице с принципом действия добавляются радиокнопки, которые переключают режимы работы аппарата.

Реле максимального тока предназначены для защиты контролируемых цепей и устройств от повышения тока сверх определенной величины.

Устройство и принцип действия реле максимального тока РТ-40 представлено в ролике и на кодограмме. Это реле по способу воздействия на объект управления является косвенным, по способу включения — вторичным, по ходу якоря — поворотным.

При прохождении тока по обмоткам электромагнит, преодолевая противодействие спиральной пружины, притягивает якорь к полюсам, т. е. разворачивает якорь вместе с полуосями по часовой стрелке. При отсутствии тока в обмотке или при его значении меньшем, чем ток срабатывания, якорь находится в крайнем левом положении. При возрастании тока якорь втягивается под полюсы и поворачивает подвижные контактные мостики, которые размыкают правую пару контактов и замыкают левую пару контактов. Уставка срабатывания реле регулируется натяжением противодействующей пружины, а также изменением соединения катушек, что изменяет пределы шкалы в 2 раза. Обозначенные на шкале уставки соответствуют последовательному соединению катушек. При параллельном соединении уставки реле удваиваются. Коэффициент возврата у этих реле — 0,8. При работе реле во время удара якоря об упоры контакты вибрируют. Для подавления вибраций используется демпфер, который поглощает энергию удара, предотвращая отскакивание и вибрацию. Реле применяют в цепях защиты электроустановок.

Управление динамичным плакатом (роликом)

Данный плакат состоит из 2-х частей (страниц):

1 страница — устройство аппарата;

2 страница — принцип действия аппарата.

Переключение между страницами происходит с помощью радиокнопок в правом нижнем углу.

На странице с устройством аппарата сноски могут быть скрыты или открыты (по умолчанию они скрыты). Для открытия достаточно кликнуть по требуемой ячейке. Данный подход позволяет преподавателю постепенно раскрывать тему на этапе изучения нового материала, а также может быть использован на этапе проверки знаний учащихся.

Можно так же открыть или скрыть все ячейки одновременно с помощью кнопок, расположенных в правом нижнем углу динамичного плаката.

На странице с принципом действия добавляются радиокнопки, которые переключают режимы работы аппарата.

Принцип действия тепловых реле сводится к преобразованию тепловых воздействий электрического тока в механические перемещения, которые используются затем для приведения в действие исполнительных механизмов. Воспринимающим органом тепловых реле является биметаллический элемент, состоящий из двух пластин металлов с различными коэффициентами линейного теплового расширения. При нагревании биметаллического элемента пластина прогнется в сторону металла с меньшим температурным коэффициентом линейного расширения. При этом развивается механическое усилие, которое используется для приведения в действие исполнительного органа реле — размыкание контактов.

Различают реле по виду нагрева пластин. При непосредственном нагреве пластины получают тепло от электрического тока, проходящего по ним. При косвенном нагреве пластины получают тепло от нагревательного элемента; по биметаллическому элементу ток не проходит. При комбинированном способе пластина получает тепло как от тока, протекающего по биметаллическому элементу, так и от нагревательного элемента. Тепловые реле имеют широкое применение для защиты электроустановок от перегрузок.

Номинальный ток реле выбирается равным номинальному току защищаемого объекта. Реле не срабатывают при пуске двигателя и кратковременной нагрузке. В то же время они срабатывают за время не более 10…20 мин при 20%-ной перегрузке. Чем хуже условия охлаждения, тем ниже ток срабатывания реле. Промышленностью выпускаются реле ТРП, ТРН, ТРТ, РТЛ-1000, РТЛ-2000 и др., в которых номинальный ток уставки регулируется (0,75…1,25) I ном. нагр.

Устройство и принцип действия теплового реле типа ТРН представлено в ролике и на кодограмме. Тепловые реле типа ТРН являются двухполюсными с температурной компенсацией, с номинальными токами тепловых элементов 0,32…40 А и предназначены для защиты трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от недопустимых перегрузок при напряжении до 500 В при частоте 50 Гц. В реле имеется только ручной возврат контактной группы в исходное положение после срабатывания реле. Реле на разные токи отличаются друг от друга размерами корпусов, силовых зажимов и конструкцией и размерами нагревателей. Нагреватель может быть несменным и сменным. Ток уставки реле регулируют плавно поворотом специального эксцентрика или ступенчато изменением номинального тока теплового элемента заменой теплового элемента.

Управление динамичным плакатом (роликом)

Данный плакат состоит из 2-х частей (страниц):

1 страница — устройство аппарата;

2 страница — принцип действия аппарата.

Переключение между страницами происходит с помощью радиокнопок в правом нижнем углу.

На странице с устройством аппарата сноски могут быть скрыты или открыты (по умолчанию они скрыты). Для открытия достаточно кликнуть по требуемой ячейке. Данный подход позволяет преподавателю постепенно раскрывать тему на этапе изучения нового материала, а также может быть использован на этапе проверки знаний учащихся.

Можно так же открыть или скрыть все ячейки одновременно с помощью кнопок, расположенных в правом нижнем углу динамичного плаката.

На странице с принципом действия добавляются радиокнопки, которые переключают режимы работы аппарата.

Контактор — электромагнитный аппарат с дистанционным управлением, предназначенный для коммутации силовых цепей. Контакторы служат для многократных включений и отключений электрической цепи при токах нагрузки, не превышающих номинальный, а также для редких отключений при токах перегрузки. Контакторы различаются по роду тока коммутируемой цепи (постоянного, переменного, постоянного и переменного); количеству главных контактов (одно-, двух- и многополюсные); роду тока цепи катушки (с управлением напряжением постоянного и переменного тока); номинальным току и напряжению коммутируемых цепей; конструктивному исполнению; по категории применения; по воздействию климатических факторов; по степени защиты.

На кодограмме показана конструктивная схема электромагнитного однополюсного контактора постоянного тока. На неподвижном сердечнике магнитной системы контактора установлена втягивающая катушка. С подвижной частью магнитной системы (якорем) связан подвижный главный контакт, который присоединяется к цепи тока при помощи гибкого проводника. При подаче напряжения на катушку якорь притягивается к сердечнику, и главный подвижный контакт замыкается с неподвижным главным контактом, что обеспечивает коммутацию тока. Необходимое нажатие главных контактов в их рабочем положении обеспечивается пружиной. При этом в процессе соприкосновения контактов происходит перекатывание и притирание их контактных поверхностей, что уменьшает переходное сопротивление контактов. С якорем связаны также вспомогательные контакты мостикового типа, предназначенные для работы в цепях управления и рассчитанные на небольшие токи. Они замыкаются и размыкаются одновременно с главными. Отключение контактора производится снятием напряжения с катушки. При этом подвижная система контактора под действием силы тяжести и возвратной пружины приходит в «нормальное» состояние. Возникающая при размыкании главных контактов дуга гасится в дугогасительной камере; в камере могут применяться перегородки или искрогасительная решетка. На рисунке показаны также условные обозначения элементов контактора в схемах.

Контакторы переменного тока по принципу своего действия и основным элементам конструкции не отличаются от контакторов постоянного тока. Особенности их работы связаны с питанием катушек переменным током, что приводит к повышенному току в катушке при срабатывании. По этой причине для контакторов переменного тока ограничивается число включений в час. Кроме того, пульсирующий магнитный поток, создаваемый переменным током катушки, вызывает вибрацию и гудение магнитопровода, а также его повышенный нагрев. Для уменьшения этих нежелательных факторов магнитопровод набирают из тонколистовой трансформаторной стали, а на сердечник или якорь помещают короткозамкнутый виток. Контакторы переменного тока имеют в схемах те же обозначения, что и контакторы постоянного тока.

Магнитным пускателем называется контактор, предназначенный для пуска, реверсирования и отключения короткозамкнутых асинхронных двигателей. Кроме управления магнитные пускатели обеспечивают с помощью тепловых реле защиту двигателей от токовых перегрузок и сигнализацию об их работе. Выпускаемые магнитные пускатели различаются между собой по назначению (нереверсивные и реверсивные), наличию или отсутствию тепловых реле и кнопок управления, степени защиты от воздействия окружающей среды, уровням коммутируемых токов, рабочему напряжению главной цепи. Наибольшее применение находят магнитные пускатели с контактными системами и электромагнитным приводом типов ПМЕ, ПМА, ПА, ПМЛ, ПАЕ.

На кодограммах представлены схемы включения пускателя и устройство и принцип действия магнитного пускателя серии ПМЛ. Это пускатель с прямоходовой подвижной системой. На неподвижной части магнитной системы, сердечнике, расположена катушка. При подаче напряжения на катушку подвижная часть магнитопровода (якорь) притягивается к неподвижной, увлекая соединенную с ней деталь с подвижными контактами. Подвижные контакты соединяются с неподвижными, замыкая цепь тока через пускатель. При снятии напряжения с катушки якорь под действием возвратной пружины возвращается в исходное состояние.

Управление динамичным плакатом (роликом)

Плакат состоит из 3-х частей (страниц):

1 страница — устройство аппарата: проигрывается видео общего вида пускателя и появляются сноски (управление аналогично остальным плакатам);

2 страница — принцип действия (управление аналогично);

3 страница — схемы подключения.

Устройство устройство магнитных пускателей ПА и ПАЕ-311.

Автоматическим выключателем (автоматом) называется электрический аппарат, предназначенный для автоматического размыкания цепей постоянного и переменного тока при нарушении нормального режима работы в них (перегрузки сверх допустимого предела, короткие замыкания, снижение или исчезновение напряжения), а также для нечастых замыканий и размыканий тех же цепей при нормальных условиях работы. Автоматы различаются по их назначению, уровням номинальных токов и напряжения, набором и исполнением применяемых защит и быстродействию, которое характеризуется собственным временем срабатывания. Диапазон их номинальных токов составляет 10–10 000 А, предельных коммутируемых токов — 0,3–100 кА, время отключения — 0,02–0,7 с.

Устройство и принцип действия автомата серии ВА представлены на кодограмме и ролике. Эти автоматы рассчитаны на номинальные токи от 16 до 630 А и служат для проведения тока в нормальном режиме и отключении тока при коротких замыканиях, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей и рассчитаны для эксплуатации в электроустановках с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц и до 220 В постоянного тока.

Управление динамичным плакатом (роликом)

Данный плакат состоит из 2-х частей (страниц):

1 страница — устройство аппарата;

2 страница — принцип действия аппарата.

Переключение между страницами происходит с помощью радиокнопок в правом нижнем углу.

На странице с устройством аппарата сноски могут быть скрыты или открыты (по умолчанию они скрыты). Для открытия достаточно кликнуть по требуемой ячейке. Данный подход позволяет преподавателю постепенно раскрывать тему на этапе изучения нового материала, а также может быть использован на этапе проверки знаний учащихся.

Можно так же открыть или скрыть все ячейки одновременно с помощью кнопок, расположенных в правом нижнем углу динамичного плаката.

В сравнении с электромеханическими реле полупроводниковые элементы имеют ряд существенных преимуществ: малая масса, быстродействие, малые размеры, высокая надежность. Полупроводниковые реле построены на базе полупроводниковых усилителей, работающих в режиме с сильной обратной связью, что и обеспечивает релейную характеристику. Усилителями называются устройства, в которых сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей мощности из источника питания в нагрузку. Наиболее широкое применение для создания реле нашли операционные усилители (ОУ), которые выполняются на базе интегральных микросхем. ОУ имеет два входа — инвертирующий и неинвертирующий. Выход ОУ реагирует на разность потенциалов, приложенных к входам. Если заземлить инвертирующий вход и подать положительное приращение напряжения на неинвертирующий вход, то на выходе появится положительное приращение сигнала. При подаче на инвертирующий вход положительного приращения напряжения на выходе происходит отрицательное приращение сигнала. ОУ имеет большой коэффициент усиления по напряжению, доходящий до 105 и выше при большом входном сопротивлении.

Если в ОУ ввести с помощью резистора отрицательную обратную связь, то получим инвертирующий усилитель. Выходное напряжение здесь имеет обратный знак по сравнению со входным. Коэффициент усиления зависит от величины сопротивлений — входного и обратной связи. Обратная связь обеспечивает независимость коэффициента усиления от разброса параметров схемы и его стабильность при колебаниях температуры.

Если сопротивление обратной связи в инвертирующем ОУ заменить конденсатором, то получится схема интегратора.

Для сравнения полезного сигнала с опорным, который может быть нулем, положительной или отрицательной величиной, применяется компаратор. На инвертирующий вход ОУ подается сигнал, на неинвертирующий — положительная обратная связь. Усилитель работает в линейном режиме. На рисунке показан компаратор с положительным опорным напряжением.

Включение во входные цепи и цепи обратных связей наряду с резисторами также и конденсаторов ОУ позволяют осуществлять различные преобразования входных сигналов, необходимых для получения нужных управляющих воздействий в схемах управления. Такие схемы получили название регуляторов. В таблице приведены некоторые распространенные схемы и характеристики регуляторов с использованием ОУ. Например, пропорциональный П-регулятор осуществляет пропорциональное преобразование входного сигнала с коэффициентом и инвертированием знака входного сигнала. Также показана зависимость изменения во времени выходного сигнала П-регулятора при подаче на него ступенчатого входного сигнала в момент времени, называемая переходной функцией.

Триггер является одним из наиболее распространенных элементов цифровых устройств управления, обладающих двумя устойчивыми состояниями и способными скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала. Триггер может рассматриваться как элементарная ячейка памяти, которая может хранить 1 бит информации, т. е. он может запомнить предварительно установленный в нем уровень логического сигнала 0 или 1 и сохранять этот уровень до момента новой записи. С использованием триггеров строятся различные логические и вычислительные узлы, а также генерирующие устройства и устройства памяти. По способу записи информации триггеры бывают асинхронные и синхронные. По виду логического управления при двух входах и двух выходах триггера можно получить 625 типов триггеров. На практике находят применение в основном RS-, D-, T-триггеры, представленные на рисунке.

Логическими элементами называются дискретные элементы, напряжения на входе и выходе которых могут принимать или высокое (логическая единица) или низкое (логический нуль) значения. Логические элементы являются бесконтактными, поэтому их применение в схемах вместо контактных элементов повышает надежность и уровень автоматизации схем управления. На рисунке показаны основные типы логических элементов и их аналог на контактных элементах. Логический элемент «НЕ» выполняет операцию отрицания или инвертирования входного сигнала. Элемент «ИЛИ» — сигнал на выходе появляется при наличии сигнала хотя бы на одном из входов. Логический элемент «И» — сигнал на выходе появляется при наличии сигналов на всех входах. Элемент «ИЛИ–НЕ» — сигнал на выходе появляется при отсутствии входных сигналов, а при наличии на входе хотя бы одного сигнала, сигнала на выходе не будет.

Если требуется, чтобы в реле между цепями управления и нагрузкой не было гальванической связи, то применяют оптоэлектронные приборы. Оптоэлектронный прибор, представленный на рисунке, входящий в реле, имеет излучающий элемент (фотодиод) и воспринимающий (фототранзистор, фоторезистор или фототиристор). При подаче сигнала фотодиод начинает излучать, и его излучение воздействует на воспринимающий элемент, открывая фототранзистор или фототиристор в цепи нагрузки. Электрическое сопротивление между цепями управления и нагрузки составляет 1012 Ом, емкость между ними менее 0,1 пФ. Задержка срабатывания оптрона незначительна. В оптронном реле входной сигнал подается на оптрон, выход которого управляет первым транзистором. Этот транзистор управляет тиристором, который включает нагрузку. При отсутствии управляющего сигнала тиристор оптрона закрыт, первый транзистор открыт. Сигнал на управляющем электроде тиристора равен нулю, и он закрыт. При поступлении входного сигнала транзистор оптрона открывается, а первый транзистор закрывается. На управляющий электрод тиристора подается открывающий потенциал, тиристор открывается, и через нагрузку протекает ток. Тиристор открывается каждый полупериод при возрастании выпрямленного питающего напряжения. При снятии входного сигнала тиристор закрывается. Если напряжение питания превышает заданный уровень, то открывается второй транзистор, и тиристор отключается.

Микропроцессор (МП) — это программно-управляемое цифровое устройство, предназначенное для обработки информации и управления этим процессом. Для выполнения функций управления схема МП дополняется рядом блоков, в результате чего образуется микропроцессорная система (МПС), структурная схема которой приведена на рисунке. В состав МПС наряду с МП входят оперативное (ОЗУ) и постоянное (ПЗУ) запоминающие устройства, интерфейсное устройство (ИУ), устройства сопряжения (УС) с внешними объектами, внешние запоминающие устройства (ВЗУ), устройства ввода-вывода информации (УВВ), общая шина (ОШ), включающая в себя шины данных (ШД), адреса (ША) и управления (ШУ). ОЗУ и ПЗУ служат для размещения подлежащих обработке данных программы, в соответствии с которой эта обработка должна вестись, и результатов обработки. Для расширения возможностей МПС могут использоваться ВЗУ. Устройства ввода-вывода информации предназначены для обеспечения взаимодействия МПС и человека в удобной для него форме. Устройства сопряжения обеспечивают связь МПС с различными внешними устройствами. Они могут иметь самые разнообразные схемные и элементные реализации. В частности, для согласования сигналов датчиков (Д) объекта управления (ОУ) с МПС используются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи электрических сигналов.

Программируемые контроллеры (ПК) представляют собой МПС, предназначенные для управления локальными объектами в реальном масштабе времени. Они появились как средство для замены релейной автоматики и устройств жесткой логики. Принцип действия ПК иллюстрирует представленный рисунок. Входные сигналы, содержащие информацию о ходе технологического процесса, режимах работы отдельных частей управляемого объекта, состоянии защиты и т. д., поступают на вход устройства сопряжения (УС1), которое обеспечивает их гальваническую развязку и формирование из них сигналов, соответствующих величине и виду используемых в данном ПК. Сформированные таким образом сигналы поступают на вход коммутатора входных сигналов (К1), который последовательно подает на логический процессор (ЛП) тот из них, адрес которого содержится в очередной команде, поступающей из запоминающего устройства (ЗУ). После выполненных ЛП преобразований, которые также определяются заложенной в ЗУ программой, сигналы через коммутатор выходных сигналов (К2) поступают в регистр памяти (П) и далее через устройство сопряжения (УС2) на выход ПК. В качестве входных допускаются сигналы напряжением от 5 до 250 В постоянного и переменного тока, общее число которых может достигать тысячи и более.

В качестве датчиков времени могут использоваться различные реле времени: электромагнитные, моторные, электронные, пневматические, механические. Электромагнитное реле, представленное на рисунке, состоит из неподвижной части магнитопровода, на котором установлена катушка, и подвижной части магнитной системы (якорь) с установленными на ней контактами. При отсутствии напряжения на катушке якорь под действием пружины находится в поднятом положении. Особенностью конструкции реле времени является наличие на магнитопроводе массивной медной трубки (гильзы), которая и обеспечивает выдержку времени реле при отключении его катушки от источника питания. При снятии с катушки напряжения спадающий магнитный поток создает в гильзе вихревые токи, которые замедляют спадание магнитного потока, а тем самым перемещение якоря и контактной системы в исходное положение. Выдержку времени можно регулировать изменением толщины немагнитной прокладки на якоре или натяжения пружины.

Полупроводниковые реле времени получили на практике широкое применение, поскольку обладают малыми габаритами, высокой экономичностью, обеспечивают широкий диапазон выдержек времени с высокой точностью. Схема полупроводникового реле серии ВЛ показана на рисунке. Реле этой серии обеспечивают выдержку времени до 200 с. Реле включает: блок питания (БП), зарядную цепочку (R1 и С1), задатчик времени — резистор-потенциометр (R2), операционный усилитель (А) в режиме компаратора и исполнительное выходное устройство (ВУ), в цепь которого включена катушка реле (К). При подаче напряжения на блок питания начинается заряд конденсатора (С1) через резистор (R1). Опорное напряжение на инверсный вход операционного усилителя подается от делителя (R2–R5). Когда напряжение на конденсаторе сравняется с опорным, компаратор выдает сигнал на выходной усилитель, который питает выходное реле. Регулирование выдержки времени производится за счет изменения опорного напряжения на инверсном входе А.

Пневматические реле времени обеспечивают выдержку времени за счет работы воздушного замедлителя, управляемого с помощью электромагнита. При подаче на электромагнит напряжения питания (начало отсчета времени) начинается процесс перекачки воздуха из одной камеры реле в другую через калиброванное отверстие. Величина этого отверстия, а тем самым скорость перекачки и выдержка времени реле, регулируется с помощью иглы, положение которой устанавливается посредством регулировочной гайки. В конце процесса перекачки воздуха через отверстие происходит переключение установленного в реле микропереключателя, что определяет конец отсчета выдержки времени. На рисунке представлен один из типов пневматического реле.

Моторное реле времени в своей основе имеет специальный низкоскоростной двигатель и редуктор с большим передаточным числом, на выходном валу которого устанавливается рычаг, начальное положение которого определяется по шкале уставок времени реле. Рычаг управляет работой вспомогательных контактов, которыми, в свою очередь, включается выходное электромагнитное реле. Начало отсчета времени соответствует подаче напряжения на двигатель, который, включившись, начинает вращаться и медленно поворачивать рычаг на валу. Через заданное время, определяемое начальным положением рычага, он доходит до вспомогательных контактов и замыкает их. Это приводит к включению выходного реле, которое одним из своих контактов отключает двигатель. На этом завершается отсчет выдержки времени. На рисунке представлен один из типов моторного реле.

Механическое реле времени имеет замедлитель в виде анкерного механизма, управляемого электромагнитом. При подаче напряжения на электромагнит (начало отсчета времени) его якорь заводит пружину анкерного механизма аналогично часовому. Последний, начав работать, перемещает подвижный контакт реле. После заданного времени, определяемого положением неподвижного контакта реле, произойдет замыкание контактной системы, что определит конец отсчета времени. Некоторые механические реле времени управляются не электромагнитом, а подвижной частью контактора. В этом случае запуск в работу анкерного механизма происходит сразу же после включения контактора. Такие реле получили название маятниковых, и пример такого реле представлен на рисунке.

В качестве датчиков тока могут использоваться различные реле тока. Полупроводниковые реле превосходят электромагнитные в отношении чувствительности, быстродействия, селективности, надежности. На рисунке приведена функциональная схема трехфазного полупроводникового реле тока. К промежуточным трансформаторам (Т1–Т3) подводятся пропорциональные токам напряжения трех фаз. Для защиты операционных усилителей от перенапряжений между первичными и вторичными обмотками трансформаторов установлены экраны, а на выходе трансформаторов включены нелинейные резисторы. Сигналы со вторичных обмоток трансформаторов, пропорциональные контролируемым протекающим в защищаемой электроустановке токам, поступают на входы усилителей (А1–А3). На эти же усилители подается опорное напряжение с резистора (R), которое является уставкой срабатывания реле. При достижении токами в защищаемой электроустановке значений срабатывания входные и опорные напряжения становятся равными. При их равенстве на выходе усилителей появляются сигналы, которые подаются на элемент ИЛИ. С выхода элемента ИЛИ сигнал подается на блок расширения импульса (А5), а затем на выходной усилитель (А4). С выходного усилителя (А4) сигнал подается на исполнительный орган, обеспечивающий отключение электроустановки. Для сигнализации, в какой фазе произошло недопустимое возрастание тока, в реле предусмотрены светоизлучающие
диоды (VD1–VD3).

В качестве датчиков напряжения могут использоваться потенциометры, включаемые непосредственно в цепь контролируемого тока либо через трансформатор (представлено на рисунке). Также на рисунке представлена структурная схема полупроводникового реле напряжения. На входе реле включены пороговые элементы (ПЭ1, ПЭ2, ПЭ3), образующие пороговый блок (ПБ). С выхода ПБ система полученных в нем прямоугольных импульсов (представлены на графике), синхронизированных с фазными напряжениями, поступает в логический блок (ЛС), на триггеры (Т1, Т2) и затем на логический элемент И. Полученная в ЛС система прямоугольных импульсов через дифференцирующую цепочку (RC) подается на схему временной уставки (СВУ), которая с выдержкой времени открывает транзистор (VT) выходного усилителя (ВУ). Если контролируемое напряжение симметрично и близко к номинальному значению, то выходные импульсы ЛС не приводят к срабатыванию СВУ и ВУ. Если изменения величины трехфазного напряжения или порядка чередования фаз выходят за пределы допустимых, на выходе ЛС исчезает показанная на графике последовательность импульсов. При этом по истечении выдержки времени в СВУ выдается сигнал на ВУ и выходное реле срабатывает. Реле срабатывает при снижении напряжения в одной из фаз до 55…65 % номинального при номинальном напряжении в остальных фазах. При обрыве двух или трех фаз одновременно или при обратном следовании фаз реле срабатывает при напряжении 70…75 % номинального.

Информация о скорости может быть получена от различных датчиков, а также и от самого двигателя.

Тахогенераторы предназначены для измерения скорости вращения вала двигателя или исполнительного органа рабочей машины. Они представляют собой электрические машины малой мощности, выходное напряжение которых пропорционально скорости вращения их вала. По своему устройству тахогенераторы бывают постоянного и переменного тока (представлены на рисунке).

Электромеханическое реле контроля скорости работает по принципу асинхронного двигателя. Ротор реле представляет собой постоянный магнит, соединенный с валом двигателя, скорость которого измеряется. Постоянный магнит помещен внутри алюминиевого цилиндра, имеющего обмотку в виде беличьей клетки. При вращении двигателя и тем самым магнита уже при небольших скоростях на цилиндр начинает действовать вращающий момент, под влиянием которого он поворачивается и обеспечивает с помощью упора переключение контактов. При скорости, близкой к нулю, цилиндр возвращается в среднее положение, и контакты переходят в свое «нормальное» состояние.

Импульсный индукционный датчик скорости включает в себя зубчатый диск, соединенный с валом двигателя или рабочей машины. Против зубцов этого диска располагается индуктор, представляющий собой постоянный магнит с расположенной на нем измерительной обмоткой, подключенной к источнику питания. При вращении диска изменяется зазор между его зубцами и полюсами индуктора. Вследствие этого резко меняется магнитное сопротивление воздушного зазора и величина магнитного потока, проходящего через зубцы диска и индуктора. Изменяющийся магнитный поток индуцирует в обмотке ЭДС, частота которой пропорциональна скорости вращения вала. Созданное этой ЭДС напряжение переменного тока через конденсатор (С) подается на вход усилителя (У), который усиливает этот сигнал и формирует из него последовательность выходных прямоугольных импульсов, частота которых пропорциональна измеряемой скорости.

Бесконтактный индукционный датчик положения, представленный на рисунке, имеет разомкнутый магнитопровод с катушкой, параллельно которой включен конденсатор. Катушка с конденсатором включена в цепь переменного тока вместе с обмоткой реле. Когда якорь датчика, закрепленный на подвижной части электропривода или исполнительного органа рабочей машины, не замыкает магнитопровод, индуктивное сопротивление катушки мало, в ее цепи проходит большой ток, и реле находится во включенном положении. Когда якорь переместится и займет положение над магнитопроводом, индуктивное сопротивление катушки уменьшится, и в цепи за счет подбора емкости конденсатора наступает резонанс тока, характеризуемый резким снижением тока в цепи. Реле из-за снижения тока отключается, что вызывает переключение его контактов в цепи управления.

Вращающиеся трансформаторы являются аналоговыми датчиками положения (угла поворота) вала двигателя или рабочей машины и представляют собой индукционную электрическую машину малой мощности. На рисунке приведен пример синусно-косинусного вращающегося трансформатора. Этот трансформатор имеет четыре обмотки, две из которых — возбуждения (ОВ) и компенсационная (ОК) — расположены на статоре, а две других — измерительные (ОИ1 и ОИ2) — на роторе. Последний соединяется с валом двигателя или рабочей машины, положение которых должно измеряться. К обмотке возбуждения подводится однофазное напряжение переменного тока. Протекающий под его действием ток создает в воздушном зазоре магнитный поток, который наводит ЭДС во вторичных обмотках. Величина ЭДС в обмотке ОИ1 пропорциональна синусу, а в обмотке ОИ2 — косинусу угла поворота ротора относительно статора. Напряжения на нагрузках (Z1 и Z2) несут информацию об угле поворота вала. Компенсационная обмотка, которая обычно закорачивается, служит для компенсации вредного действия магнитного поля тока обмоток ротора и обеспечивает тем самым снижение погрешности вращающихся трансформаторов.

Магнесин является бесконтактным электромеханическим датчиком угла поворота. Он имеет тороидальный сердечник без пазов, на котором намотана спиральная обмотка. Обмотка имеет выводы (С1, С2) для подключения к однофазной питающей сети переменного тока и выводы (С3, С4), расположенные под углом 120° относительно друг друга, для снятия выходного напряжения. Ротор магнесина представляет собой постоянный магнит цилиндрической формы, соединяемый с валом двигателя. При подаче на выводы С1, С2 обмотки напряжения питания на выводах С3, С4 появится выходное напряжение, пропорциональное углу поворота магнесина.

Цифровой фотоэлектрический датчик положения состоит из первичного элемента, представляющего собой кодирующий диск, соединяемый с валом рабочей машины. Он имеет несколько концентрических колец (дорожек), каждое из которых состоит из прозрачных и непрозрачных сегментов. Кольцо с наименьшим радиусом имеет два сегмента и относится к старшему разряду выходного числа. В каждом следующем от центра кольце число сегментов удваивается, что соответствует в двоичном представлении чисел переходу к следующему разряду. Диск, показанный на рисунке, имеет три таких кольца, что позволяет с его помощью получать трехразрядное двоичное число.

Получение электрического сигнала производится фотоэлектрическим способом. Для этого по одну сторону диска устанавливаются по числу колец источники света — светодиоды, а по другую сторону приемники — фотодиоды. Когда между ними находится прозрачный участок диска, светодиод освещает фотодиод, электрическое сопротивление последнего резко изменяется, что и является входным воздействием для схемы датчика положения. Один канал датчика соответствует одному разряду. Фотодиод включен на вход операционного усилителя, работающего в режиме релейного элемента. При освещении фотодиода усилитель открывается, и на его выходе появляется сигнал, соответствующий единице двоичного числа. Количество усилителей соответствует разрядности датчика. Любому положению кодового диска в пределах 360° соответствует однозначное сочетание нулей и единиц на выходах усилителей, т. е. определенное числовое выражение угла (показано на диаграмме).

Для защиты электропривода и питающей сети от недопустимо больших токов предусматривается максимальная токовая защита. Она может реализовываться с помощью плавких предохранителей, реле максимального тока и автоматических выключателей. На рисунках представлены схемы включения предохранителей для защиты асинхронного двигателя, двигателя постоянного тока и цепей управления; а также схемы включения реле максимального тока для защиты асинхронного двигателя, двигателя постоянного тока и контактов реле в цепи управления.

Тепловая защита отключает двигатель от источника питания, если вследствие протекания по его цепям повышенных токов имеет место более высокий нагрев его обмоток. Тепловая защита может быть осуществлена с помощью тепловых, максимально-токовых реле и автоматических выключателей. На рисунке представлены схемы включения тепловых реле в цепь статора асинхронного двигателя без трансформатора тока, в цепь статора асинхронного двигателя с трансформатором тока и в цепь якоря двигателя постоянного тока.

При значительном снижении напряжения в сети или его исчезновении нулевая защита обеспечивает отключение двигателей и предотвращает самопроизвольное их включение после восстановления напряжения. В тех случаях, когда двигатели управляются от кнопок контакторами или магнитными пускателями, нулевая защита осуществляется самими этими аппаратами без применения дополнительных средств. На рисунке представлена схема нулевой защиты при управлении от командоконтроллера или ключа с фиксированным положением рукоятки. В этом случае в схему вводится дополнительное реле напряжения (FV), через которое осуществляется питание всей схемы. При исчезновении напряжения это реле отключается, отключает всю схему, а при возникновении напряжения схема и это реле получат питание только при определенном положении рукоятки ключа.

Минимально-токовая защита применяется в электроприводе с двигателями постоянного тока и синхронными двигателями для защиты от обрыва их цепей возбуждения. Эта защита осуществляется с помощью минимально-токовых реле (KF), катушка которого включается в цепь обмотки возбуждения двигателя, как это показано на рисунке. Замыкающий контакт реле (KF) включается в цепь катушки контактора (КМ), что позволяет включать двигатель только при наличии тока возбуждения в обмотке возбуждения машины (ОВМ). При работе электропривода в случае исчезновения или резкого снижения тока возбуждения контакт реле (KF) разомкнется и контактор (КМ), потеряв питание, отключит двигатель от сети.

Защита от выпадения синхронных двигателей из синхронизма применяется для электроприводов с синхронными двигателями, работающих с резко изменяющейся нагрузкой на валу и питающихся от сети, в которой возможно снижение напряжения. Защита осуществляется с помощью реле напряжения (KV), включенного на напряжение сети, и реле формировки возбуждения (KF), замыкающий контакт которого включен параллельно добавочному резистору в цепи обмотки возбуждения (ОВВ) возбудителя (В). При нормальном уровне напряжения сети реле KV включено, а реле KF не включено, поэтому резистор (RД) введен в цепь ОВВ, и по ней протекает номинальный ток. При снижении напряжения сети на 15–20 % реле KV отключается и замыкает свой контакт в цепи катушки реле KF. Последнее включается и своим контактом шунтирует резистор (RД). Ток возбуждения возбудителя, его напряжение и ток возбуждения синхронного двигателя возрастают, а тем самым увеличивается его ЭДС. Это приводит к увеличению максимального момента и перегрузочной способности синхронного двигателя и тем самым обеспечивает его синхронную работу с сетью при увеличении нагрузки на валу.

Электрические блокировки в схемах служат для обеспечения заданной последовательности операций при управлении электроприводом, предотвращения нештатных и аварийных ситуаций и неправильных действий со стороны оператора. Например, как показано на рисунке, при работе двух контакторов (КМ1 и КМ2) перекрестное включение их размыкающих контактов в цепи катушек не допускает включения одного контактора при включенном другом; либо одновременное включение двух контакторов может быть предотвращено с помощью двухцепных кнопок управления, имеющих замыкающий и размыкающий контакты. Вторая схема иллюстрирует пример некоторой технологической блокировки двух электроприводов, работающих совместно в комплексе. Она допускает включение контактора (КМ1) одного электропривода только после включения контактора (КМ2) другого электропривода и при нажатом путевом выключателе (SQ).

Для контроля за ходом технологического процесса или последовательности выполняемых операций, состоянии защиты и наличия напряжения питания или какого-либо электрического сигнала применяется сигнализация, которая может быть световой, звуковой и визуальной. На рисунке показан пример включения световой сигнализации в схеме управления: лампа (HL1) сигнализирует о подаче напряжения на схему (включение автомата QF), лампа (HL2) — о включении контактора КМ, лампа (HL3) — о срабатывании реле максимальной токовой защиты (FA), лампа (HL4) — о срабатывании конечного выключателя (SQ).

Сопутствующая учебная техника и пособия: