Исследование работы исполнительного механизма 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Исследование работы исполнительного механизма



 

Цель работы

 

Исследовать принцип действия и динамику электромагнита постоянного тока.

 

Краткие теоретические сведения

 

Электромагнит – это наиболее распространённые преобразователи электрического сигнала в механическое движение.

Электромагниты применяют в тормозных устройствах, для сцепления и расцепления вращающихся валов, приводах для включения и выключения коммутационных аппаратов, открытия и закрытия клапанов, вентилей, заслонок и т.д.

Конструкция электромагнита постоянного тока прямоходного типа представлена в соответствии с рисунком 13.

 

 

1 – катушка с обмоткой; 2 – магнитопровод; 3 – якорь

Рисунок 13 – Конструкция электромагнита постоянного тока

прямоходного типа

При всем разнообразии электромагнитов отдельные их узлы имеют общее назначение: катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой 1; неподвижная часть магнитопровода из ферромагнитного материала 2; подвижная часть магнитопровода – якорь 3. В электромагнитах постоянного тока магнитопровод выполняется сплошным из электротехнической стали. В электромагнитнах переменного тока – выполняют шихтованным, т.е. из пластин, штампуемых из листовой электротехнической стали. В некоторых случаях магнитпроводы электромагнитов постоянного тока делают шихтованными для устранения вихревых токов, возникающих в процессе включения и выключения.

Под инерционность электромагнита понимают запаздывание перемещения якоря по сравнению с изменением входного сигнала. Динамические свойства электромагнита как элемента дискретного действия характеризуются двумя временными параметрами: временем срабатывания и временем отпускания. Изменить время срабатывания и отпускания можно конструктивными и схемными способами.

Конструктивные способы снижение времени срабатывания и опускания: уменьшение вихревых токов в магнитопроводе (шихтованный); уменьшение хода якоря; большой коэффициент запаса при срабатывании kз.сраб = Iуст/Iсраб, чем больше коэффициент, тем надёжнее удерживается якорь в притянутом положении; оптимизация размеров обмотки и т.д. Увеличение времени срабатывания и отпускания конструктивным способом достигается с помощью различных демпферов (устройство для гашения (демпфирования) колебаний или предотвращения механических колебаний, возникающих в машинах и приборах при их работе), присоединяемых к якорю.

Изменения времени срабатывания и отпускания электромагнита постоянного тока схемными способами достигается изменением его постоянной времени.

Схемы изменения времени срабатывания и отпускания электромагнитов представлены в соответствии с рисунком 14.

 

а…е – увеличения времени срабатывания;

ж…и – уменьшение времени срабатывания;

к…н – увеличение времени отпускания

Рисунок 14 – Схемы изменения времени срабатывания и отпускания электромагнитов

 

Задание

 

Снять значение тока срабатывания, рабочего и отпускания электромагнита реле постоянного тока с последовательно включённым добавочным сопротивлением.

Определить время срабатывания и время отпускания электромагнита реле постоянного тока с последовательно включённым добавочным сопротивлением; оценить изменение времени срабатывания и отпускания электромагнита реле постоянного тока.

Проанализировать проделанную работу.

Экспериментальная схема представлена в соответствии с рисунком 15.

 

 

Рисунок 15 - Экспериментальная схема

 

Катушка электромагнитного реле тока КА подключена к источнику постоянного тока Uп через потенциометр R. Последовательно катушке электромагнитного реле тока подключено добавочное сопротивление Rд. Контакты электромагнитного реле тока КА включены в цепь переменного тока U с лампой НL, которая является индикатор работы реле.

Исходные данные для расчёта, выбираются в соответствии с последней цифрой в порядковом номере по списку, в таблице 5.

 

Таблица 5 - Исходные данные для расчёта по вариантам

Вариант Технические характеристики электромагнита Добавочное сопротивление. Rд, Ом Токи, снимаемые с электромагнита
Напряжение питания, Uп, В Сопротивление обмотки, R, Ом Индуктивность катушки при отпущенном якоре, L1,Гн Индуктивность катушки при притянутом якоре, L2,Гн Время срабатывания, tср, с Время отпускания, tотп, с Ток срабатывания, Iср' , мА Рабочий ток, Iр', мА Ток отпускания, Iотп', мА
        1,5 0,046 0,095        
          0,020 0,077        
          0,015 0,080        
          0,014 0,063        
          0,018 0,091       2,5
          0,010 0,055       2,5
          0,020 0,067   10,5   1,8
          0,009 0,042       2,5
          0,015 0,055       1,4
          0,013 0,050        

 

Порядок выполнения расчёта

 

Собрать экспериментальную схему, представленную в соответствии с рисунком 15.

При положении движка потенциометра в положении 1 ток через катушку электромагнитного реле не протекает. Амперметр РА покажет ноль. При плавном перемещении движка потенциометра (от положения 1 к положению n) ток, проходящий через катушку электромагнитного реле тока, будет увеличиваться (что можно наблюдать по показаниям амперметра) и когда достигнет определённого значения, катушка притянет контакты, которые замкнут цепь и лампа загорится. Амперметр покажет ток срабатывания электромагнитного реле тока. При положении движка потенциометра в положении n (к катушке реле приложение напряжение источника питания) через катушку реле будет протекать рабочий ток реле, значение которого покажет амперметр. При обратном движении движка (от положения n к положению 1) ток, проходящий через катушку электромагнитного реле тока, будет уменьшаться (что можно наблюдать по показаниям амперметра) и когда достигнет определённого значения, катушка отпустит контакты, которые разомкнут цепь и лампа погаснет. Амперметр покажет ток отпускания электромагнитного реле.

Результаты измерений записать в таблицу технических и экспериментальных данных.

По значению этих токов можно определить основные характеристики электромагнита.

Время срабатывания электромагнита реле постоянного тока с добавочным сопротивлением tср′, с, определяется по формуле

 

(25)

 

где τ1′ – постоянная времени цепи катушки электромагнита реле при опущенном якоре с добавочным сопротивлением, с;

Iр′ – рабочий ток с добавочным сопротивлением, А;

Iср – ток срабатывания электромагнита реле, А.

Постоянная времени цепи катушки электромагнита реле при опущенном якоре с добавочным сопротивлением τ1', с, определяется по формуле

 

(26)

 

где L1 – индуктивность катушки при отпущенном якоре, Гн;

R – активное сопротивление катушки электромагнита, Ом;

Rд – добавочное сопротивление, Ом.

Время отпускания электромагнита реле постоянного тока с добавочным сопротивлением tотп′, с, определяется по формуле

 

(27)

 

где τ2′ – постоянная времени цепи катушки электромагнита реле при притянутом якоре с добавочным сопротивлением, с;

Iотп – ток отпускания электромагнита реле, А.

Постоянная времени цепи катушки электромагнита реле при притянутом якоре с добавочным сопротивлением τ2', с, определяется по формуле

 

(28)

 

где L2 – индуктивность катушки при притянутом якоре, Гн.

Изменение времени срабатывания ∆tср, с, и отпускания ∆tотп, с, определяется по формулам

 

(29)

 

(30)

 

Пример выполнения расчёта

 

Исходные данные для расчёта:

- напряжение питания электромагнита Uп = 30 В;

- сопротивление обмотки электромагнита R = 1000 Ом;

- индуктивность катушки электромагнита при отпущенном якоре L1 = 15 Гн;

- индуктивность катушки электромагнита при притянутом якоре L2 = 20 Гн;

- время срабатывания электромагнита tср = 0,008 с;

- время отпускания электромагнита tотп = 0,006 с;

- добавочное сопротивление Rд = 1000 Ом;

- ток срабатывания электромагнита с добавочным сопротивлением Iср' = 10 мА;

- рабочий ток электромагнита с добавочным сопротивлением Iр' = 15 мА;

- ток отпускания электромагнита с добавочным сопротивлением Iотп' = 8 мА.

Экспериментальная схема представлена в соответствии с рисунком 15.

Постоянная времени цепи катушки электромагнита реле при опущенном якоре с добавочным сопротивлением τ1', с

 

 

Время срабатывания электромагнита реле постоянного тока с добавочным сопротивлением tср′, с

 

 

Постоянная времени цепи катушки электромагнита реле при притянутом якоре с добавочным сопротивлением τ2', с

 

 

Время отпускания электромагнита реле постоянного тока с добавочным сопротивлением tотп′, с

 

 

Изменение времени срабатывания ∆tср, с и отпускания∆tотп, с

 

 

 

В ходе практической работы были изучены конструкция и принцип действия электромагнита постоянного тока, его применение и динамика работы. Рассчитаны основные характеристики электромагнита с последовательно включённым добавочным сопротивлением: время срабатывания 0,008 с; время отпускания 0,006 с; изменение времени срабатывания и времени отпускания. Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что время срабатывания электромагнита с последовательно включённым добавочным сопротивлением увеличилось на 0,002 с, а время отпускания уменьшилось на 0,02 с.

 

 

Контрольные вопросы

 

1) Для чего применяют электромагниты в автоматике?

2) Как классифицируются электромагниты?

3) Конструкция и принцип действия электромагнитов.

4) Что понимают под инерционностью электромагнитов?

5) Способы изменения динамических свойств электромагнитов?


Литература

 

Шишмарев, В.Ю. Автоматика: Учебник для сред. проф. Образования / Владимир Юрьевич Шишмарёв. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 288 с. – ISBN 5-7695-1708-5.

Шишмарёв, В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления: учебник для сред. проф. образования / В.Ю. Шишмарёв. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 304 с. – ISBN 5-7695-3292-0.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 313; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.234.139.149 (0.041 с.)