Реостаты и электромагнитные датчики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Реостаты

Реостат - это прибор, служащий для регулирования (ограничения) тока или напряжения в электрической цепи.

Основной частью реостата является проводящий элемент, обладающий переменным сопротивлением. В свою очередь, электрическое сопротивление проводящего элемента, в зависимости от конструкции реостата, может изменяться плавно или ступенчато.

Функции реостата просты - управляемое ограничение тока или напряжения. Однако его использование, может отличаться, в зависимости от диапазона регулирования тока. В том случае, если требуется лишь небольшое изменение напряжения или количества тока, реостат последовательно включают в электрическую цепь. Это применяется, к примеру, для ограничения количества пускового тока в различных электронных машинах.

В том же случае, когда регулирование тока или напряжения необходимо проводить в более широких пределах, реостат работает как регулируемый делитель напряжения, позволяющий разделять напряжение тока, постоянного или переменного, на части. В этом случае используют потенциометрическое включение реостата в электрическую цепь.

Реостаты разделяются на несколько типов, в зависимости от их назначения, способу отвода тепла, и материала, из которого изготовлен проводящий элемент.

По назначению, выделяют реостаты возбуждения, пусковые, пускорегулировочные и нагрузочные реостаты. Реостаты с воздушным или масляным охлаждением построены по различному принципу отвода тепла, охлаждаясь соответственно потоками воздуха (в том числе и естественным способом), или при помощи маслонаполненного радиатора.

Однако наиболее важным отличием всех типов реостатов друг от друга является материал, из которого изготовлен проводящий элемент. Наиболее распространены реостаты с металлическим элементом. Но наряду с такими реостатами, есть приборы, оснащенные жидкостными или угольными проводящими элементами.

Наиболее простыми по устройству, являются металлические реостаты ползункового типа. В этом случае, сопротивление проводящего элемента изменяется при помощи специального ползунка, передвигаемого непосредственно по виткам проволоки, из которой изготовлен проводящий элемент. Как правило, это проволока с высоким удельным сопротивлением. Таким свойством обладают такие металлические сплавы, как нихром, константан, фехраль, а также обычная сталь. Сам реостат, в этом случае, вернее его сердечник, представляет из себя цилиндр, изготовленный из термоизоляционного материала, на который витками намотана проволока проводящего элемента. Цилиндр выполняют, как правило, из фарфора или стеатита.

Реостат с жидкостным проводящим элементом, представляет из себя сосуд, заполненный электролитом, в который опущены электроды. Изменяя расстояние между электродами, а также глубину из погружения в электролит, происходит регулирование тока или его напряжения.

Угольный реостат состоит из своеобразных столбиков, набранных из угольных шайб небольшой толщины, по типу столбиков из монет. Сопротивление проводящего элемента подобного реостата, меняется, в зависимости от величины приложенного к столбикам внешнего давления.

Основные типы реостатов.

Проволочный реостат. Состоит из проволоки из материала с высоким удельным сопротивлением, натянутой на раму. Проволока проходит через несколько контактов. Соединяя с нужным контактом, можно получить нужное сопротивление.

Ползунковый реостат. Состоит из проволоки из материала с высоким удельным сопротивлением, виток к витку натянутой на стержень из изолирующего материала. Проволока покрыта слоем окалины, который специально получается при производстве. При перемещении ползунка с присоединённым к нему контактом слой окалины соскабливается, и электрический ток протекает из проволоки на ползунок. Чем больше витков от одного контакта до другого, тем больше сопротивление. Такие реостаты применяются в учебном процессе. Разновидностью ползункового реостата является агометр, в котором роль ползунка выполняет колёсико из проводящего материала, двигающееся по поверхности диэлектрического барабана с намотанной на него проволокой.

Жидкостный реостат, представляющий собой бак с электролитом, в который погружаются металлические пластины. Обеспечивается плавное регулирование. Величина сопротивления реостата пропорциональна расстоянию между пластинами и обратно пропорциональна площади части поверхности пластин, погруженной в электролит[2].

Ламповый реостат[3]. Состоит из набора параллельно включённых ламп накаливания. Изменением количества включённых ламп изменялось сопротивление реостата. Недостатком лампового реостата является зависимость его сопротивления от степени разогрева нитей ламп.

2. Электромагнитные датчики

Электромагнитные датчики имеют следующие достоинства: простота и дешевизна конструкции, механическая прочность, высокая надежность за счет возможности съема выходного сигнала без скользящих контактов, возможность питания от промышленной сети частотой 50 Гц, возможность получения достаточно высокой мощности выходного сигнала, возможность работы как в диапазоне малых (доли мм), так и больших (метры) перемещений.

Электромагнитные датчики наиболее широко применяют для определения положения стыка при сварке стыковых соединений без разделки кромок.

Электромагнитный датчик представляет собой катушку от магнитного пускателя типа ПМ-О на напряжение 380 в. Для предупреждения пробоя катушки ее покрывают эпоксидной смолой, оставляя два гибких вывода. Электромагнитный датчик при помощи хомута неподвижно закрепляется на нижнем хоботе сварочной машины и соединяется проводами с индикаторным прибором, который устанавливается на верхней крышке корпуса машины.

Электромагнитные датчики - это простые и надежные конструкции, которые позволяют иногда работать без усилителей или с очень простыми усилительными схемами. Наиболее простые конструкции работают непосредственно от промышленной сети переменного напряжения (например, 50 или 400 Гц), которая может давать большую мощность питания и большую мощность сигнала. Датчики для более высоких частот питания (например, 5 или 50 кГц) предназначены, как правило, в качестве дополнительных приборов в комплексных лабораторных системах для измерения многих механических величин.

Электромагнитные датчики получают информацию о стыке или поверхности изделия в результате изменения параметров магнитного поля, создаваемого самим датчиком.

Электромагнитные датчики регистрируют электромагнитные сигналы ЧР с помощью антенны. Этот метод является одним из самых первых и наиболее удобных методов регистрации ЧР, т.к. обеспечивает дистанционные измерения без подключения к объекту. В последние годы происходит переход к использованию диапазона частот от нескольких сотен мегагерц до нескольких гигагерц. В этом диапазоне частот уровень помех значительно ниже и можно использовать антенны с высокой степенью направленности, обеспечивающие локализацию источника сигналов с точностью до нескольких десятков сантиметров. Эти датчики наиболее чувствительны к дефектам в наружных частях оборудования (таких как вводы и изоляторы), сигналы от дефектов расположенных внутри металлического бака сильно ослабляются.Электромагнитные датчики (тахометры-частотомеры) с постоянным магнитом являются наиболее надежными в работе, так как не имеют трущихся частей и мало потребляют энергии на свою работу. Электромагнитные датчики применяются для контроля расхода как чистых электропроводных жидкостей, так и суспензий пульп, содержащих твердые включения, в том числе и неэлектропроводные.

Электромагнитные датчики предназначены для преобразования перемещения в электрический сигнал за счет изменения параметров электромагнитной цепи. Эти изменения могут заключаться, например, в увеличении или уменьшении магнитного сопротивления RM магнитной цепи датчика при перемещении сердечника. Если перемещается не сердечник, а обмотка, то происходит изменение потокосцепления обмотки. В результате таких перемещений изменяется индуктивность обмотки L или ее взаимоиндуктивность М с обмоткой возбуждения. Поэтому в технической литературе электромагнитные датчики часто называют индуктивными.

Электромагнитные датчики имеют следующие достоинства: простота и дешевизна конструкции, механическая прочность, высокая надежность за счет возможности съема выходного сигнала без скользящих контактов, возможность питания от промышленной сети частотой 50 Гц, возможность получения достаточно высокой мощности выходного сигнала, возможность работы как в диапазоне малых (доли мм), так и больших (метры) перемещений.

Электромагнитные датчики (индуктивные, трансформаторные, индукционные, магнитоупругие) получили широкое распространение в системах автоматики. [

Электромагнитные датчики предназначены для преобразования перемещения в электрический сигнал за счет изменения параметров электромагнитной цепи. Если перемещается не сердечник, а обмотка, то происходит изменение потокосцепления обмотки. В результате таких перемещений изменяется индуктивность обмотки L или ее взаимоиндуктивность М с обмоткой возбуждения. Поэтому в технической литературе электромагнитные датчики часто называют индуктивными.

Электромагнитный датчик расхода (рис. 31) применяется для контроля и регулирования расхода агрессивных жидкостей. Жидкость Q проходит по каналу между полюсами электромагнита. На электродах, помещенных внутри канала, появляется напряжение вследствие возникновения электродвижущей силы при пересечении жидкостью магнитного поля.

Электромагнитный датчик прибора установлен над столиком прибора, оба они могут перемещаться в вертикальном направлении в зависимости от габарита детали. Столик изготовлен из магнитомягкой стали. На корпусе установлены измерительные приборы: вольтметр и миллиамперметр. При измерении особо мелких или круглых деталей на столик прибора может устанавливаться добавочно специальная плита, сделанная из магнитомягкого материала.

Электромагнитные датчики местной скорости бывают двух типов: с наружным обтеканием жидкостью и с внутренним обтеканием. Электромагнитными датчиками момента (ДМ) или момент-ными двигателями называются электрические машины, преобразующие подводимое к ним напряжение или ток управления в пропорциональный им вращающий момент.

Электромагнитными датчиками момента (ДМ) или моментными двигателями называются электрические машины, преобразующие подводимое к ним напряжение или ток управления в пропорциональный им вращающий момент.

Конструкции электромагнитных датчиков тесно связаны со схематическими изображениями на рис. 3.45. Обмотки выполняются из медной проволоки, причем - особенно в датчиках с изменяемой площадью зазора - необходима хорошая равномерность намотки катушек. В качестве изоляции провода используют изоляционные лаки, а для применений при высоких температурах или при наличии проникающего излучения используют керамические покрытия или заменяют медную проволоку анодированной алюминиевой проволокой. Каркасы катушек выполняются из пластмасс, а для экстремальных условий - из плохо проводящих электрический ток металлов (например, немагнитных высококачественных сталей) или из керамики.

Преимуществами электромагнитных датчиков являются: отсутствие механического и электрического контакта датчика и изделия; интегральные, усредненные по некоторой площади результаты измерения; возможность применения для стыковых соединений без разделки кромок, а также для стыковых соединений с наложенным на обратной стороне швом; возможность применения для изделий из магнитных и немагнитных металлов; малые габаритные размеры; простота конструкции.

К электромагнитным датчикам относятся радары для обнаружения мин. Их работа основана на генерировании короткого электромагнитного импульса в направлении поиска через широкополосную антенну.

Градуировочная характеристика электромагнитных датчиков может быть описана зависимостью индуктивностей или взаимных индуктивностей от хода якоря. Необходимая линейная зависимость достигается на практике лишь приблизительно.

Использование вместо электромагнитного датчика другого типа датчика не меняет принципа построения сортировочного автомата, выполненного в виде отдельного агрегата.

В [23] описывается электромагнитный датчик скорости, а в [24, 25] - его вариант с постоянным магнитом. Электромагнитный датчик скорости позволяет проводить измерение скорости движения токопроводящих поверхностей даже в условиях сильных электромагнитных помех. Метод основан на измерении ЭДС, которая наводится в измерительной катушке, при перемещении проводящей поверхности параллельно плоскости этой катушки.

К другому виду электромагнитных датчиков относятся металло-детекторы. Работа металлодетектора основана на определении влияния металлических объектов на переменное электромагнитное поле. Поисковый элемент металлодетектора генерирует такое поле. При перемещении поискового элемента вдоль поверхности грунта приемная катушка в нем фиксирует изменения, вызванные металлическими объектами, и вырабатывает сигнал, указывающий на присутствие металла в грунте под поисковым элементом.

реостат возбуждение пусковой нагрузочный

Список литературы

1. Гальперин М.В. Автоматическое управление. - М.: ИД «Форум»: ИНФРА-М, 2007- 224с.

2. Горошков Б.И. Автоматическое управление.- М.: 2003 - 304с.

3. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления.- М.:ФОРУМ: ИНФРА - М, 2007 - 384с.

4. Головенков С.Н., Сироткин С.В. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с программным управлением. - М.: Машиностроение. - 288с.

5. Немцов М.В., Светлакова И.И. Электротехника. - Ростов-н/Д: Феникс, 2004-567с.

6. Шурков В.Н. Основы автоматизации производства и промышленные роботы. - М.: Машиностроение - 240с.

Размещено на Allbest.ru