12. Электрические и магнитные элементы системы автоматики

1. Общие сведения об элементах и системах автоматики.................................... 154

2. Общие сведения об измерительных параметрических преобразователях. 156

3. Генераторные преобразователи (индукционные преобразователи,

вращающиеся трансформаторы, тахогенераторы)..........................................158

4. Общие сведения об исполнительных устройствах........................................160

5. Общие сведения об электромеханических промежуточных элементах

автоматики. .......................................................................................................... 162

6. Общие сведения о ферромагнитных элементах автоматики...................... 165

7. Импульсные ферромагнитные элементы.........................................................166

Контрольные вопросы................................................................ 169

1. Общие сведения об элементах и системах автоматики

Средства механизации и автоматизации широко применяют­ся во всех отраслях народного хозяйства

Автоматизация производственных процессов облегчает усло­вия работы людей, повышает производительность труда, надеж­ность работы производственных машин и механизмов, улучшает качество продукции, уменьшает расход материалов и энергии.

Различают следующие системы автоматики: автоматический контроль (измерение), автоматическое управление, автоматиче­ское регулирование. Элек­трические и магнитные элементы автоматики это элементы, принципы действия которых основаны на использовании электри­ческих и магнитных явлений.

Автоматический контроль

На рис. 12.1 показана схема дис­танционного автоматического контроля уровня жидкости в ре­зервуаре 1. С изменением уровня жидкости изменяется положе­ние поплавка и связанного с ним подвижного контакта реостата 4. Вместе с этим изменяется отношение сопротивлений и токов в цепях катушек электромагнитного логометра 2, у которого положение стрелки на шкале зависит от отношения токов , а оно от уровня жидкости в резервуаре.

Рис. 12.1

Следовательно, шкалу измерителя можно градуировать непосредственно в едини­цах уровня или объема жидкости и при наличии линии связи 3 контролировать эти величины на некотором удалении от объекта контроля.

Измерительный преобразователь (поплавок и реостат с подвижным контактом) воспринимает измеряемую величину и изменение ее преобразует в изменение сопротивления и тока в цепях катушек логометра. В связи с теми функциями, которые выполняют измерительные преобразовате­ли, их еще называют чувствительными элементами или датчиками.

Измеритель непрерывно показывает измеряемую величину, т. е. выполняет конечную функцию всего устройства и в этом смысле является исполнительным элементом данной автоматиче­ской системы.

Систему автоматического контроля в общем случае можно представить в виде структурной схемы (рис. 12.2, а), где отмече­ны: ОК — объект контроля; ИП — измерительный преобразова­тель; КС — канал связи; УО — управляющий орган; ВО — вос­производящий орган.

Конечные элементы ВО или УО на объект контроля никакого обратного воздействия не оказывают, т. е. система автоматиче­ского контроля разомкнутая.

Автоматическое управление

В разомкнутой системе управления (рис. 10.2, б) функция контроля отсутствует. На управляющий орган УО воздействует оператор или сигнал через задающий орган ЗО поступает от другой системы автомати­ки. Задание оператора может быть введено в соответствии с ра­нее подготовленной программой, например, включить или выклю­чить электродвигатель, закрыть или открыть задвижку в водопро­воде или газопроводе и т. д.

а) б) в)

Рис. 12.2

Управляющий сигнал через канал связи поступает на испол­нительный орган ИО, который воздействует на объект управления ОУ.

Автоматическое регулирование

Для примера рассмотрим в качестве объекта управления тот же резервуар с жидкостью, при условии, что уровень ее не должен выходить за пределы верхней h₂ и нижней h₁ отметок. Оператор должен наблюдать за показаниями измерителя уровня и при обусловленных уровнях направлять команду на закрытие или открытие крана 5 ( рис. 12.1).

Утомительную обязанность оператора по наблюдению и регу­лированию уровня можно возложить на автоматическое устрой­ство, которое имеет структурную схему рис. 12.2, в. Измеритель­ный преобразователь ИП измеряет регулируемую величину (в данном случае уровень жидкости в резервуаре) и преобразует ее в величину другого вида, более удобную для воздействия на управляющий орган УО.

Управляющий орган воспринимает это воздействие и сраба­тывает при достижении одного из заданных значений регулируе­мой величины, т. е. дает команду на работу исполнительного органа ИО, который, в свою очередь, воздействует нужным обра­зом на объект регулирования ОР.

Если разность между верхним и нижним пределами регулиру­емой величины (в примере с регулятором уровня жидкости h = h₂ - h₁) сокращать, то можно представить себе систему, которая поддерживает с определенной точностью одно заданное зна­чение регулируемой величины (уровня жидкости, скорости вращения вала или других величин).

Рассмотренная автоматическая система объединяет в себе функции контроля и управления, в ней осуществляется замкну­тая цепь воздействий: объект управления — измерительный пре­образователь — управляющий орган — исполнительный орган, который воздействует снова на объект управления.

Такую замкнутую систему автоматического управления назы­вают системой автоматического регулирования.

Автоматические системы состоят из отдельных взаимосвязанных элементов, которые по назначению можно делить на три группы: чувствительные, исполнительные, промежуточные.