Практическое занятие № 7. Устройство и работа бесконтактных переключающих устройств автоматики

Релейно-контакторные системы управления, несмотря на их широкое распространение, обладают существенными недостатками, обусловленными в первую очередь тем, что аппараты управления имеют движущиеся части и подвижные замыкающие и размыкающие контакты. Контакты и подвижные части довольно быстро изнашиваются, что приводит к нарушению соединения между контактами и выходу из строя некоторых аппаратов и всей схемы управления. Особенно сильно недостатки релейно-контакторных систем проявляются при автоматизации сложных технологических процессов, поточных линий и т. п., где используются сотни, а иногда и тысячи контакторов, реле, путевых выключателей и др. Вероятность нарушения контактов становится весьма существенной и работа системы — ненадежной.

В последнее время появились и быстро внедряются бесконтактные аппараты, называемые логическими элементами. Логические элементы не имеют движущихся частей, подвижных контактов и обладают значительным сроком службы. Системы автоматического управления с логическими элементами несравненно надежней, чем релейно-контакторные системы.

Рис. 1. К определению логического элемента (а); логический элемент (в) и его релейный эквивалент (б)

Логический элемент представляет собой устройство (рис. 1, а), имеющее один или несколько входов и один выход. Логические элементы выполняются на полупроводниковых приборах.

С помощью логических элементов можно осуществлять большое число разнообразных логических операций. Например, у логических элементов, выполняющих логическую функцию ИЛИ, при подаче сигнала на любой из входов появляется сигнал на выходе. У логических элементов, выполняющих логическую функцию И, сигнал на выходе появляется лишь в том случае, если поданы сигналы на все входы. У логического элемента НЕ (НЕТ) сигнал на выходе исчезает при появлении сигнала на входе. В качестве примера использования логических элементов рассмотрим схему включения контактора Кдвигателя посредством электромагнитных реле и логического элемента И. Обмотка контактора Кв релейном варианте (рис. 1, б) получает питание в том случае, если замкнуты все контакты реле РП1, РП2, РП3. Обмотки этих реле получают питание, если будут замкнуты входные контакты а, b, с.При использовании логического элемента И (рис. 1, в) обмотка контактора К получает питание, если будут замкнуты контакты а, b, с на выходе логического элемента.

На рис. 2, а приведена схема простейшего бесконтактного компаратора, выполненная на операционном усилителе без обратной связи. Назначение компаратора — установить, какой из двух сигналов больше, или определить, когда сигнал достигнет заданного значения. В зависимости от знака разности входных напряжений с точностью до нескольких долей милливольта операционный усилитель оказывается в положительном или отрицательном насыщении.

Рис. 2.Бесконтактные элементы:

а — компаратор; б — триггер Шмитта; в — тиристорный пускатель

На рис. 2, б показана транзисторная схема бесконтактного реле - триггера Шмитта с эффектом гистерезиса.

На рис. 2, в приведена принципиальная схема тиристорного пускателя. Он состоит из двух встречно-параллельно включенных тиристоров T₁ и Т₂, включенных последовательно с нагрузкой, и блока управления БУ. Когда на вход блока управления подан сигнал «Вкл.», то на управляющие входы каждого из тиристоров в начале соответствующего полупе- риода питающего напряжения подаются управляющие сигналы, и тиристоры открываются. В этом положении тиристорный пускатель включен и в нагрузку поступает ток. Если сигнал «Вкл.» снимается, то управляющие сигналы на входы тиристоров не подаются. Тиристоры закрыты. Они не проводят ток. Тиристорный пускатель выключен.