3. Охарактеризуйте тепловое реле

Измерительным органом теплового реле является биметаллический элемент, который при нагреве изгибается и переводит систему в отключенное или включенное состояние. Биметаллический элемент представляет собой двухслойную пластинку из металлов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. При нагреве слой термоактивного материала металла существенно расширяется, в то время как слой термоинертного материала почти не деформируется. Если один конец биметаллической пластинки жестко закрепить, то другой свободный конец её будет изгибаться.

Пластинки биметаллического элемента, прочно соединенные между собой, должны иметь возможно большую разность температурных коэффициентов линейного расширения α₁ - а₂, что будет увеличивать чувствительность реле. Пределы упругости пластинок биметаллического элемента должны быть высокими. В этом случае большая температура нагрева не будет вызывать остаточных деформаций.

В качестве материала с низким температурным коэффициентом линейного расширения (термоинертного компонента) часто применяется сплав никеля с железом, называемой инваром. Инвар 36 Н содержит 36 % никеля, инвар 42 Н — 42 % никеля. В качестве термоактивных компонентов с высоким температурным коэффи­циентом линейного расширения используются различные стали, латунь, константан и др.

На рис. 7.14 изображена конструктивная схема теплового реле. Биметаллическая пластина 1 такого реле упирается в верхний конец пружины 7. Нижний конец пружины давит на выступ пластмассовой колодки 4, которая может поворачиваться вокруг оси О₁ В положении, изображенном на рисунке, движение пластины 1 и верхнего конца пружины 7 влево ограничено упором 8. Сила пружины 7 воздействует на выступ пластмассовой колодки 4 так, что они оказывается повернутой по часовой стрелке, а укрепленный на ней подвижный контакт 5 — замкнутым с неподвижным контактом 6.

При протекании повышенного тока по нагревательному эле­менту (НЭ) биметаллическая пластина 1 нагревается, и ее нижний конец перемещается в направлении стрелки А. В результате верхний конец пружины 7 переходит вправо, и создаваемая ею сила воздействует на колодку 4 так, что та поворачивается на некоторый угол против часовой стрелки, и контакты 5 и 6 размыкаются. Упоры 3 и 8 ограничивают перемещение нижнего конца пластины 1. Возврат реле в исходное положение может происходить самопроизвольно, когда биметаллическая пластинка остынет. В других конструкциях перевод реле в исходное положение осуществляется кнопкой ручного возврата 2.

Рис. 7.14. Схема теплового реле:

1 — биметаллическая пластинка;2 — кнопка ручного возврата; 3, 8 — упоры; 4— пластмассовая колодка; 5 —подвижный контакт; 6 — неподвижный контакт; 7— пружина

3. Дайте понятие основным характеристикам исполнительных устройств

Исполнительным устройством системы автоматического управления в большинстве случаев является привод, перемещающий регулирующий орган в соответствии с сигналом регулирующего воздействия.

В качестве исполнительных устройств (серводвигателей) в системах автоматики чаще всего применяются электродвигатели. Менее распространены гидравлический и пневматический сервоприводы.

Серводвигатель преобразует сигнал управления в перемещение. При этом перемещение может выполнятся как с постоянном или переменной скоростью, так и в импульсном режиме.

В первом случае перемещение начинается при некотором отклонении входного сигнала от нулевого значения, т.е. при ±x₀ (рис. 8.1). При этом значение скорости постоянно и устанавливается скачком.

Во втором случае скорость перемещения изменяется плавно, пропорционально управляющей величине. Причём серводвигатель имеет зону нечувствительности (рис. 8.2), ограниченную значениями ±х₀.

В третьем случае управляющий сигнал поступает в виде импульсов, разделенных во времени, каждый из которых вызывает перемещение вала серводвигателя на определенную величину. Это перемещение называется шагом, а привод такого типа называется шаговым. Скорость перемещения в этом случае переменна и про­порциональна частоте следования управляющих импульсов.

Для осуществления каждого из названных режимов перемещения с помощью электрических двигателей используются специальные схемы управления, которые также относятся к устройствам сервопривода.

Рис. 8.1. Статическая Рис.8.2. Линейная статическая характеристика

характеристика сервопривода сервопривода с зоной нечувствительности