используют схемы для построения и устранения неисправностей сложных цепей, в то время как операторы предприятий используют однолинейные схемы и схемы стояков для облегчения операций переключения в своей распределительной системе.Умение читать и интерпретировать различные типы электрических чертежей — важный навык, которым должны обладать все электротехники для эффективного выполнения своих задач.

Символы и линии на электрическом чертеже говорят на языке, который все участники должны понимать, чтобы проектировать, строить и устранять неисправности электрических систем. В этой статье мы кратко опишем несколько типов общих электрических схем, встречающихся в полевых условиях, и объясним их назначение.

Схема однолинейная

. Фотография: General Electric

Когда вам нужен вид энергосистемы с высоты птичьего полета, однолинейная схема часто является первым чертежом, к которому следует обратиться. Эти рисунки, также называемые однолинейными диаграммами, показывают поток электроэнергии или ход электрических цепей и то, как они связаны.

Физические взаимосвязи обычно не учитываются на однолинейной схеме, однако они должны показывать все основные компоненты в энергосистеме и перечислять все важные характеристики. Напряжение системы, полное сопротивление трансформатора, номинальные параметры отключения и ток короткого замыкания — это лишь некоторые из основных элементов, включенных в однолинейную схему.

Эти чертежи должны храниться в главной диспетчерской на предприятии, чтобы помочь в управлении операциями переключения путем определения фидеров и нагрузки, которую они обслуживают. Обычно включаются напряжение системы, частота, фаза и нормальные рабочие положения.

Другие элементы, такие как коэффициенты измерительного трансформатора и защитные реле, можно найти на однолинейной схеме. Если диаграмма не может охватить все задействованные компоненты, можно нарисовать дополнительные диаграммы вместе с основной диаграммой.

Связанные: Обозначения на однолинейных электрических схемах

Трехлинейная схема

Трехпроводная схема шины 4160 В. Фото: NRC.gov

Для более детального представления системы распределения электроэнергии используется трехлинейная диаграмма, показывающая соотношение фаз. В многофазных системах переменного тока эти чертежи иллюстрируют различные соединения для A, B, C, нейтрали и заземления, каждое из которых представлено своей собственной линией.

Трехлинейные схемы дополняют однолинейные, предоставляя базовое визуальное руководство для реальной прокладки кабеля фидера, соединений измерительного трансформатора и защитных устройств.На этих чертежах показано, как соединены фазы и конкретные конфигурации обмоток без учета их физического расположения.

Схема подъема

. Фото: BGR Engineers.

Чтобы проиллюстрировать электрическую распределительную систему многоуровневого здания, используется диаграмма стояка. Эти чертежи похожи на однолинейные чертежи, но часто фокусируются на том, как энергия перетекает с одного уровня здания на другой.

Riser показаны компоненты распределения, такие как стояки шины, шинные вилки, щитовые панели и трансформаторы, от точки входа до небольших ответвлений на каждом уровне.Эти чертежи иногда могут использоваться совместно с системами охранной сигнализации, телекоммуникационными и интернет-кабелями.

Принципиальная схема

Пример электронной принципиальной схемы. Фото: DOE.gov

Основная цель принципиальной схемы — выделить элементы схемы и то, как их функции соотносятся друг с другом. Схемы — чрезвычайно ценный инструмент для поиска и устранения неисправностей, который определяет, какие компоненты включены последовательно или параллельно, и как они соединяются друг с другом.

Компоненты, которые обычно встречаются на принципиальных схемах, включают резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, логические вентили, контакты предохранителей, переключатели и многое другое.Каждый компонент на принципиальной схеме имеет свой собственный символ, обозначающий его.

Схематические диаграммы должны быть составлены для простоты и легкости понимания без учета фактического физического расположения любого компонента, уделяя внимание только тому, как они соединяются друг с другом. Эти схемы всегда должны быть нарисованы с переключателями и контактами, показанными в обесточенном положении.

Связано: Объяснение схемы управления автоматическим выключателем

Схема электрических соединений

Exmpale.Фото: Площадь Д.

Основная цель схемы подключения — показать все компоненты в электрической цепи и расположить их так, чтобы показать их фактическое физическое расположение. В отличие от принципиальной схемы, которую можно рассматривать как концептуальный рисунок, схема подключения предназначена для конечных пользователей и установщиков, которые сосредоточены на подключении и устранении неполадок компонентов.

должны быть указаны все части оборудования, устройства и клеммные колодки с их соответствующими номерами, буквами или цветами.Обозначения клемм и соединений между компонентами четко обозначены, чтобы облегчить сборку или ремонт оборудования, показанного на чертеже.

Блок-схема

Пример блок-схемы. Фото: Mercer.edu

Пожалуй, самый простой тип электрических чертежей, блок-схемы представляют основные компоненты сложной системы в виде блоков, соединенных линиями, которые показывают их взаимосвязь. Эти диаграммы не следует путать с однолинейными чертежами, поскольку они не передают никакой технической информации, а только основные компоненты сложной системы.

Блок-схема дает концептуальное представление о том, как завершается процесс, без учета электрических символов или терминов. Каждый блок представляет собой сложную схему, которая может быть объяснена с помощью других чертежей, таких как схемы и электрические схемы.

Логическая схема

Логическая схема реле отказа выключателя. Фото: SEL, Inc.

В современных реле защиты используются логические схемы для представления сложных цепей и процессов, в которых сигнал рассматривается в двоичном формате (1 или 0).Логические функции на этих схемах представлены соответствующими символами, тогда как блоки используются для представления сложной логической схемы.

Блоки на логической схеме помечены для лучшего понимания без знания внутренней структуры и соединены линиями, которые представляют входы и выходы для двоичных сигналов. Логические схемы обычно не показывают электрические характеристики, такие как напряжение, ток и мощность.

Расписания

Примеры расписания двигателей и питателей.Фотография: Волусский уезд, Флорида

При перечислении таких позиций, как автоматические выключатели и размеры проводов для конкретного проекта или части распределительного оборудования, используется расписание. Термин «график» может также относиться к датам, в которые должно быть завершено определенное действие, обычно называемое «графиком проекта».

Что касается распределения электроэнергии, то графики часто включаются в чертежи распределительных щитов и щитов, чтобы указать количество автоматических выключателей, их размер и нагрузки, которые они обслуживают.Расписания фидеров используются для определения размера и количества проводов, используемых для входящих и исходящих грузов в рамках строительного проекта.

обычно представлены в табличной форме и организованы таким образом, чтобы не требовать пояснений, что упрощает быстрый поиск информации. Информация в расписании обычно не включает однолинейные схемы или схемы соединений, но они обычно идентифицируют эту информацию со справочными чертежами, легендами и примечаниями.

Исполнительные чертежи

Каждый раз, когда строительный проект завершается, «Как построено» представляет собой измененный чертеж, созданный и отправленный подрядчиком, чтобы выделить любые изменения, которые были внесены в первоначальные проектные чертежи в процессе строительства. Эти чертежи являются точным отражением проекта после того, как он был завершен, и должны содержать подробные сведения о форме, размерах и точном расположении всех элементов в рамках проекта.

Любые модификации, независимо от того, насколько они малы, должны быть включены в готовую конструкцию, если они отличаются от указанных в первоначальном плане. Строительные чертежи должны включать в себя записи об утверждениях, чтобы соответствовать внесенным изменениям.

Список литературы

Комментарии

ПРИЛОЖЕНИЕ B. Буквы с обозначением класса — Технические исследования

Пункт 0. Буквы с обозначением класса

Для использования при присвоении условных обозначений для электрических и электронных деталей и оборудования, как описано в ANSI / ASME Y14.44, Справочные обозначения для электрических и Электроника, детали и оборудование.

Буквы, обозначающие класс изделия, должны быть выбраны в соответствии со списком в пункте 0.4.

Определенные названия элементов и обозначающие буквы могут относиться как к детали, так и к сборке.

Пункт 0.2.1 Фактическая функция по сравнению с предполагаемой

Если часть служит другой цели, чем ее обычно предназначенная, фактически выполняемая функция должна быть представлена ​​графическим символом, используемым на схематической диаграмме; Буква класса выбирается из списка в пункте 0.4 и должна указывать на его физические характеристики. Например, полупроводниковый диод, используемый в качестве предохранителя, будет представлен графическим символом предохранителя (фактическая функция), но буква класса будет D (класс детали).Если деталь выполняет двойную функцию, применяется буква класса для основных физических характеристик детали.

Пункт 0.2.2 Сборка по сравнению с подсборкой

Термин «подсборка», используемый в данном документе, в равной степени применяется к сборке.

Пункт 0.2.3 Компонент в сравнении с отдельной деталью

Группа деталей не считается подсборкой, если она не является одним или несколькими из следующих:

а) Плагин.

б) Важный элемент, изображенный на отдельной схеме.

c) Многофункциональный элемент.

d) Скорее всего, будет использоваться как заменяемый элемент для целей технического обслуживания.

Пункт 0.2.4 Частные и общие

Буквы A и U (для сборки) не должны использоваться, если более конкретные буквы класса перечислены в пункте 0.4 для конкретного элемента.

Пункт 0.2.5 Неразъемные узлы

Герметичные, встроенные, склепанные или герметично закрытые узлы, модульные узлы, печатные платы, корпуса ИС и аналогичные элементы, которые обычно заменяются как единый элемент поставки, должны рассматриваться как части.Им должна быть присвоена буква класса U, если не применяется более конкретная буква класса.

Частям, специально не включенным в этот список, должна быть присвоена буква или буквы из списка ниже для части или класса, наиболее схожих по функциям.

[1] Буква класса A присваивается на том основании, что элемент является отделяемым. Буква класса U используется, если элемент является неотделимым.

[2] По экономическим причинам узлы, которые принципиально разделяются, могут не иметь такой возможности, но могут поставляться в виде полных узлов.Однако буква класса A должна быть сохранена.

[3] Не буква класса, но используется для идентификации подразделения оборудования в методе нумерации местоположений.

[4] Не буква класса, но обычно используется для обозначения контрольных точек в целях технического обслуживания.

[5] Не буква класса, но обычно используется для обозначения связующей точки на схемах соединений.

[6] Это классное письмо добавлено.

Релейные символы и электромагниты

Обозначения реле / ​​элементов управления электромагнитами

Символ	Описание		Символ	Описание
	Реле (катушка) Общее обозначение			Реле (катушка) Общее обозначение
	Реле			Реле с двойной катушкой
	Реле с двойной катушкой			Две противоположные обмотки рабочего реле
	Реле с двойной катушкой			Реле максимального тока
	Реле быстрого отключения			Реле дифференциального тока
	Реле медленного возбуждения			Реле медленного отключения
	Реле высокой скорости, как для включения, так и для отключения			Реле максимального напряжения
	Быстрое реле			Реле срабатывает при неисправном напряжении
	Реле с карточным управлением			Реле не зависит от AC
	Дифференциальное реле			Реле поляризованное + Инфо
	Реле магнитной поляризации			Реле с задержкой при отключении
	Реле электромагнитное			Термореле Термореле
	Полупроводниковое реле Электронное реле + информация			Реле шаговое или импульсное
	Реле дистанционного управления			Импульсное реле
	Остаточное реле			Прерывистое реле
	Остаток реле			Электроклапан / Электромагнитный клапан + информация
	Реле переменного тока			Релейный упор с задержкой срабатывания
	Реле механического резонанса эл. г. 25 Гц			Ступенчатое реле Реле механической блокировки
	Реле с подсветкой
Обозначения измерительных реле
	Реле максимального напряжения			Реле минимального напряжения
	Реле низкого сопротивления			Реле отсутствия напряжения
	Реле обнаружения с разделенным проводом			Реле малой мощности
	Реле обнаружения короткого замыкания между катушками			Реле обратного тока
	Реле обнаружения отказа в трехфазных линиях			Реле максимального и минимального тока
	Реле блокировки ротора			Реле частоты
	Реле АПВ			Реле максимального тока с двумя измерительными элементами и диапазоном образца эл. г. Диапазон выборки 1 … 5 А
	Реле максимального тока с задержкой срабатывания			Измерительное реле Звездочка заменяется буквами или символами, относящимися к реле
Символы электромагнитов / элементы управления электромагнитным полем
	Электромагнит Электромагнитный привод + Инфо			Электромагнит
	Электромагнит Электромагнитный привод Символ США			Контакт с электромагнитным анкерным механизмом
	Герконское реле / ​​Геркон + информация
Условные обозначения контактов реле
	Открытые контакты NO — Нормально открытые + Информация			Замкнутые контакты NC — Нормально замкнутые
	Открытые контакты NO — Нормально открытые			Замкнутые контакты NC — Нормально замкнутые
	Открытые контакты NO — Нормально открытые			Замкнутые контакты NC — Нормально замкнутые
	Контакты рабочие			Контакты отдыхающие
	Переключающие контакты			Переключайте контакты последовательно
	Коммутатор / переключатель			Коммутатор / переключатель
Обозначения реле с контактами
	Реле / ​​соленоид (катушка и переключатель) Общий символ + информация			Реле / ​​соленоидное управление
	Реле / ​​соленоидное управление			Реле / ​​соленоид Катушка и кнопка
	Релейный переключатель			Контактор
	Реле — SPST Однополюсное, однопозиционное			Реле — SPDT Однополюсное, двойное соединение
	Реле — DPST Двухполюсное, одинарное соединение			Реле — DPDT Двухполюсное, двойное соединение
	Реле — DPST Двухполюсное, одинарное соединение			Реле — 3PDT Трехполюсное, двойное соединение
	Реле — 3PST Трехполюсное, одинарное соединение
Картинная галерея реле и электромагнитов Загрузить символы

% PDF-1. 4 % 3750 0 объект > эндобдж xref 3750 467 0000000016 00000 н. 0000009696 00000 п. 0000009908 00000 н. 0000009982 00000 н. 0000015820 00000 н. 0000016310 00000 п. 0000016397 00000 п. 0000016485 00000 п. 0000016637 00000 п. 0000016771 00000 п. 0000016906 00000 п. 0000017055 00000 п. 0000017127 00000 п. 0000017241 00000 п. 0000017308 00000 п. 0000017392 00000 п. 0000017476 00000 п. 0000017547 00000 п. 0000017647 00000 п. 0000017718 00000 п. 0000017818 00000 п. 0000017889 00000 п. 0000017989 00000 п. 0000018060 00000 п. 0000018160 00000 п. 0000018232 00000 п. 0000018332 00000 п. 0000018403 00000 п. 0000018503 00000 п. 0000018574 00000 п. 0000018674 00000 п. 0000018745 00000 п. 0000018845 00000 п. 0000018916 00000 п. 0000019016 00000 п. 0000019087 00000 п. 0000019187 00000 п. 0000019258 00000 п. 0000019358 00000 п. 0000019429 00000 п. 0000019529 00000 п. 0000019600 00000 п. 0000019700 00000 п. 0000019771 00000 п. 0000019871 00000 п. 0000019942 00000 п. 0000020042 00000 н. 0000020113 00000 п. 0000020213 00000 п. 0000020284 00000 п. 0000020384 00000 п. 0000020455 00000 п. 0000020555 00000 п. 0000020626 00000 п. 0000020726 00000 п. 0000020797 00000 п. 0000020897 00000 п. 0000020968 00000 н. 0000021039 00000 п. 0000021153 00000 п. 0000021220 00000 н. 0000021341 00000 п. 0000021408 00000 п. 0000021532 00000 п. 0000021599 00000 н. 0000021726 00000 п. 0000021793 00000 п. 0000021953 00000 п. 0000022020 00000 н. 0000022128 00000 п. 0000022252 00000 п. 0000022359 00000 п. 0000022426 00000 п. 0000022498 00000 п. 0000022655 00000 п. 0000022815 00000 п. 0000022931 00000 п. 0000023090 00000 п. 0000023157 00000 п. 0000023256 00000 п. 0000023430 00000 п. 0000023497 00000 п. 0000023617 00000 п. 0000023758 00000 п. 0000023920 00000 п. 0000023987 00000 п. 0000024153 00000 п. 0000024289 00000 п. 0000024449 00000 п. 0000024516 00000 п. 0000024632 00000 п. 0000024791 00000 п. 0000024954 00000 п. 0000025020 00000 н. 0000025117 00000 п. 0000025239 00000 п. 0000025413 00000 п. 0000025479 00000 п. 0000025636 00000 п. 0000025754 00000 п. 0000025881 00000 п. 0000025947 00000 п. 0000026099 00000 п. 0000026165 00000 п. 0000026318 00000 п. 0000026530 00000 п. 0000026636 00000 н. 0000026701 00000 п. 0000026766 00000 п. 0000026923 00000 п. 0000026989 00000 п. 0000027137 00000 п. 0000027203 00000 п. 0000027352 00000 п. 0000027418 00000 п. 0000027566 00000 п. 0000027632 00000 н. 0000027790 00000 н. 0000027856 00000 п. 0000027963 00000 н. 0000028029 00000 п. 0000028189 00000 п. 0000028255 00000 п. 0000028409 00000 п. 0000028475 00000 п. 0000028618 00000 п. 0000028684 00000 п. 0000028837 00000 п. 0000028903 00000 п. 0000029057 00000 н. 0000029123 00000 п. 0000029270 00000 п. 0000029336 00000 п. 0000029480 00000 п. 0000029545 00000 п. 0000029689 00000 п. 0000029754 00000 п. 0000029819 00000 п. 0000029884 00000 п. 0000030047 00000 п. 0000030113 00000 п. 0000030229 00000 п. 0000030336 00000 п. 0000030509 00000 п. 0000030575 00000 п. 0000030681 00000 п. 0000030783 00000 п. 0000030849 00000 п. 0000030949 00000 п. 0000031015 00000 п. 0000031115 00000 п. 0000031182 00000 п. 0000031249 00000 п. 0000031315 00000 п. 0000031443 00000 п. 0000031509 00000 п. 0000031575 00000 п. 0000031641 00000 п. 0000031707 00000 п. 0000031809 00000 п. 0000031934 00000 п. 0000032000 00000 н. 0000032066 00000 п. 0000032254 00000 п. 0000032320 00000 п. 0000032432 00000 п. 0000032536 00000 п. 0000032666 00000 п. 0000032732 00000 п. 0000032880 00000 п. 0000032946 00000 п. 0000033102 00000 п. 0000033168 00000 п. 0000033295 00000 п. 0000033361 00000 п. 0000033427 00000 н. 0000033493 00000 п. 0000033630 00000 п. 0000033763 00000 п. 0000033829 00000 п. 0000033958 00000 п. 0000034024 00000 п. 0000034150 00000 п. 0000034216 00000 п. 0000034337 00000 п. 0000034403 00000 п. 0000034530 00000 п. 0000034596 00000 п. 0000034728 00000 п. 0000034794 00000 п. 0000034907 00000 п. 0000034973 00000 п. 0000035110 00000 п. 0000035176 00000 п. 0000035302 00000 п. 0000035368 00000 п. 0000035498 00000 п. 0000035564 00000 п. 0000035630 00000 п. 0000035696 00000 п. 0000035762 00000 п. 0000035859 00000 п. 0000035963 00000 п. 0000036137 00000 п. 0000036203 00000 п. 0000036317 00000 п. 0000036456 00000 п. 0000036628 00000 п. 0000036694 00000 п. 0000036786 00000 п. 0000036901 00000 п. 0000036967 00000 п. 0000037092 00000 п. 0000037158 00000 п. 0000037277 00000 п. 0000037343 00000 п. 0000037450 00000 п. 0000037516 00000 п. 0000037646 00000 п. 0000037712 00000 п. 0000037833 00000 п. 0000037899 00000 п. 0000038028 00000 п. 0000038094 00000 п. 0000038160 00000 п. 0000038226 00000 п. 0000038351 00000 п. 0000038417 00000 п. 0000038533 00000 п. 0000038599 00000 п. 0000038733 00000 п. 0000038799 00000 п. 0000038917 00000 п. 0000038983 00000 п. 0000039049 00000 н. 0000039115 00000 п. 0000039228 00000 п. 0000039295 00000 п. 0000039414 00000 п. 0000039481 00000 п. 0000039598 00000 п. 0000039665 00000 п. 0000039785 00000 п. 0000039852 00000 п. 0000039974 00000 н. 0000040041 00000 п. 0000040170 00000 п. 0000040237 00000 п. 0000040360 00000 п. 0000040427 00000 п. 0000040560 00000 п. 0000040627 00000 п. 0000040757 00000 п. 0000040824 00000 п. 0000040947 00000 п. 0000041014 00000 п. 0000041133 00000 п. 0000041200 00000 п. 0000041321 00000 п. 0000041388 00000 п. 0000041506 00000 п. 0000041573 00000 п. 0000041691 00000 п. 0000041758 00000 п. 0000041888 00000 п. 0000041955 00000 п. 0000042084 00000 п. 0000042151 00000 п. 0000042272 00000 п. 0000042339 00000 п. 0000042472 00000 п. 0000042539 00000 п. 0000042671 00000 п. 0000042738 00000 п. 0000042872 00000 п. 0000042939 00000 п. 0000043062 00000 п. 0000043129 00000 п. 0000043247 00000 п. 0000043314 00000 п. 0000043428 00000 п. 0000043495 00000 п. 0000043562 00000 п. 0000043629 00000 п. 0000043695 00000 п. 0000043762 00000 п. 0000043829 00000 п. 0000043928 00000 п. 0000044037 00000 п. 0000044166 00000 п. 0000044233 00000 п. 0000044300 00000 п. 0000044367 00000 п. 0000044530 00000 п. 0000044597 00000 п. 0000044750 00000 п. 0000044817 00000 п. 0000044884 00000 п. 0000044951 00000 п. 0000045018 00000 п. 0000045183 00000 п. 0000045250 00000 п. 0000045396 00000 п. 0000045516 00000 п. 0000045676 00000 п. 0000045743 00000 п. 0000045866 00000 п. 0000045999 00000 п. 0000046206 00000 п. 0000046273 00000 п. 0000046362 00000 п. 0000046489 00000 п. 0000046648 00000 н. 0000046715 00000 п. 0000046842 00000 п. 0000046954 00000 п. 0000047124 00000 п. 0000047191 00000 п. 0000047323 00000 п. 0000047437 00000 п. 0000047598 00000 п. 0000047665 00000 п. 0000047787 00000 п. 0000047910 00000 п. 0000047977 00000 п. 0000048120 00000 н. 0000048187 00000 п. 0000048322 00000 п. 0000048389 00000 п. 0000048515 00000 п. 0000048582 00000 п. 0000048649 00000 н. 0000048716 00000 п. 0000048783 00000 п. 0000048850 00000 п. 0000048972 00000 н. 0000049039 00000 п. 0000049106 00000 п. 0000049173 00000 п. 0000049240 00000 п. 0000049308 00000 п. 0000049430 00000 п. 0000049497 00000 п. 0000049564 00000 п. 0000049631 00000 п. 0000049778 00000 п. 0000049845 00000 п. 0000049967 00000 н. 0000050034 00000 п. 0000050101 00000 п. 0000050168 00000 п. 0000050235 00000 п. 0000050367 00000 п. 0000050494 00000 п. 0000050625 00000 п. 0000050692 00000 п. 0000050814 00000 п. 0000050881 00000 п. 0000050948 00000 п. 0000051015 00000 п. 0000051150 00000 п. 0000051217 00000 п. 0000051350 00000 п. 0000051417 00000 п. 0000051549 00000 п. 0000051616 00000 п. 0000051743 00000 п. 0000051810 00000 п. 0000051968 00000 п. 0000052035 00000 п. 0000052189 00000 п. 0000052256 00000 п. 0000052406 00000 п. 0000052473 00000 п. 0000052620 00000 п. 0000052687 00000 п. 0000052837 00000 п. 0000052904 00000 п. 0000052971 00000 п. 0000053038 00000 п. 0000053110 00000 п. 0000053235 00000 п. 0000053335 00000 п. 0000053407 00000 п. 0000053524 00000 п. 0000053594 00000 п. 0000053720 00000 п. 0000053790 00000 п. 0000053903 00000 п. 0000053973 00000 п. 0000054112 00000 п. 0000054182 00000 п. 0000054302 00000 п. 0000054372 00000 п. 0000054494 00000 п. 0000054564 00000 п. 0000054634 00000 п. 0000054706 00000 п. 0000054827 00000 н. 0000054928 00000 п. 0000055000 00000 н. 0000055119 00000 п. 0000055189 00000 п. 0000055322 00000 п. 0000055392 00000 п. 0000055506 00000 п. 0000055576 00000 п. 0000055724 00000 п. 0000055794 00000 п. 0000055915 00000 п. 0000055985 00000 п. 0000056110 00000 п. 0000056180 00000 п. 0000056250 00000 п. 0000056322 00000 п. 0000056355 00000 п. 0000056487 00000 п. 0000056639 00000 п. 0000057300 00000 п. 0000057383 00000 п. 0000059196 00000 п. 0000059446 00000 п. 0000059650 00000 п. 0000059801 00000 п. 0000059983 00000 п. 0000060013 00000 п. 0000060044 00000 п. 0000060297 00000 п. 0000060602 00000 п. 0000062968 00000 п. 0000062992 00000 п. 0000063203 00000 п. 0000063629 00000 п. 0000064032 00000 п. 0000064248 00000 п. 0000080561 00000 п. 0000093460 00000 п. 0000093886 00000 п. 0000094570 00000 п. 0000094690 00000 н. 0000095116 00000 п. 0000095800 00000 п. 0000095954 00000 п. 0000096380 00000 п. 0000097064 00000 п. 0000097216 00000 п. 0000097372 00000 п. 0000097517 00000 п. 0000097943 00000 п. 0000098627 00000 п. 0000098779 00000 п. 0000099205 00000 п. 0000099889 00000 н. 0000100043 00000 н. 0000100199 00000 н. 0000133159 00000 н. 0000133279 00000 н. 0000133427 00000 н. 0000133685 00000 н. 0000133965 00000 н. 0000134072 00000 н. 0000134396 00000 н. 0000134690 00000 н. 0000137442 00000 н. 0000137547 00000 н. 0000010137 00000 п. 0000015796 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 3751 0 объект > эндобдж 3752 0 объект > эндобдж 3753 0 объект > / Кодировка> >> / DA (/ Helv 0 Tf 0 г) >> эндобдж 4215 0 объект > ручей HV} PS%! DHHp / nC! Ð [E + Kuf # qA% & lbjqvNT8 «Vʸ [GL {/ $ Oƙq {9ws

INDUSTRIAL CONTROLS — Applied Industrial Electricity

Хотя может показаться странным раскрывать элементарную тему электрических переключателей на столь позднем этапе этой серии книг, я делаю это потому, что в следующих главах исследуется старая область цифровых технологий, основанная на контактах механического переключателя, а не на твердотельных затворах. схем, и тщательное понимание типов переключателей необходимо для предприятия.Изучение функций схем на основе переключателей одновременно с изучением полупроводниковых логических вентилей упрощает понимание обеих тем и создает основу для расширенного опыта обучения булевой алгебре, математике, лежащей в основе цифровых логических схем.

Что такое электрический выключатель?

Электрический выключатель — это любое устройство, используемое для прерывания потока электронов в цепи. Переключатели по сути являются бинарными устройствами: они либо полностью включены («замкнуты»), либо полностью выключены («разомкнуты»).Существует много разных типов переключателей, и в этой главе мы рассмотрим некоторые из них.

Изучите различные типы переключателей

Самый простой тип переключателя — это переключатель, в котором два электрических проводника приводят в контакт друг с другом за счет движения исполнительного механизма. Другие переключатели более сложны и содержат электронные схемы, которые могут включаться или выключаться в зависимости от какого-либо физического стимула (например, света или магнитного поля). В любом случае конечным выходом любого переключателя будет (как минимум) пара клемм для подключения проводов, которые будут либо соединены вместе внутренним контактным механизмом переключателя («замкнут»), либо не соединены вместе («разомкнуты»). .Любой переключатель, предназначенный для управления человеком, обычно называется ручным переключателем , и они производятся в нескольких вариантах:

Тумблеры

Тумблеры приводятся в действие рычагом, находящимся под углом в одном из двух или более положений. Обычный выключатель света, используемый в бытовой электропроводке, является примером тумблера. Большинство тумблеров остановятся в любом из своих положений рычага, в то время как другие имеют внутренний пружинный механизм, возвращающий рычаг в определенное нормальное положение , что позволяет выполнять так называемое «мгновенное» действие.

Кнопочные переключатели

Кнопочные переключатели — это двухпозиционные устройства, приводимые в действие нажатием и отпусканием кнопки. Большинство кнопочных переключателей имеют внутренний пружинный механизм, возвращающий кнопку в ее «отжатое» или «не нажатое» положение для кратковременного срабатывания. Некоторые кнопочные переключатели поочередно включаются или выключаются при каждом нажатии кнопки. Другие кнопочные переключатели будут оставаться в своем «нажатом» или «нажатом» положении до тех пор, пока кнопка не будет вытянута обратно.Этот последний тип кнопочных переключателей обычно имеет грибовидную кнопку для легкого нажатия и вытягивания.

Селекторные переключатели

Селекторные переключатели приводятся в действие поворотной ручкой или каким-либо рычагом для выбора одного из двух или более положений. Как и тумблер, селекторные переключатели могут либо находиться в любом из своих положений, либо содержать механизмы с пружинным возвратом для мгновенного срабатывания.

Джойстик-переключатели

Переключатель-джойстик приводится в действие рычагом, который может свободно перемещаться по более чем одной оси движения. Один или несколько из нескольких переключающих контактных механизмов приводятся в действие в зависимости от того, в какую сторону нажимается рычаг, а иногда и от того, насколько далеко, он нажат. Обозначение из круга и точки на символе переключателя представляет направление движения рычага джойстика, необходимое для приведения в действие контакта. Ручные переключатели-джойстики обычно используются для управления краном и роботом.

Некоторые переключатели специально разработаны для управления движением машины, а не рукой человека-оператора.Эти управляемые движением переключатели обычно называются концевыми выключателями , , потому что они часто используются для ограничения движения машины путем отключения исполнительной мощности компонента, если он перемещается слишком далеко.

Как и ручные выключатели, концевые выключатели бывают нескольких разновидностей:

Концевые выключатели

Эти концевые выключатели очень похожи на прочные тумблеры или ручные переключатели, оснащенные рычагом, нажимаемым деталью машины. Часто рычаги имеют небольшой роликовый подшипник, предотвращающий износ рычага при многократном контакте с деталью машины.

Бесконтактные переключатели

Бесконтактные переключатели распознают приближение металлической части машины с помощью магнитного или высокочастотного электромагнитного поля. Простые бесконтактные переключатели используют постоянный магнит для приведения в действие герметичного механизма переключения всякий раз, когда часть машины приближается (обычно на 1 дюйм или меньше).Более сложные бесконтактные переключатели работают как металлоискатель, запитывая катушку с проволокой высокочастотным током и электронным образом отслеживая величину этого тока. Если металлическая часть (не обязательно магнитная) подойдет достаточно близко к катушке, ток увеличится и отключит цепь контроля. Показанный здесь символ для бесконтактного переключателя относится к электронной разновидности, на что указывает ромбовидная рамка, окружающая переключатель. Для неэлектронного бесконтактного переключателя будет использоваться тот же символ, что и для концевого переключателя, приводимого в действие рычагом.Другой вид бесконтактного переключателя — это оптический переключатель, состоящий из источника света и фотоэлемента. Положение машины определяется либо по прерыванию, либо по отражению светового луча. Оптические переключатели также полезны в приложениях безопасности, где лучи света могут использоваться для обнаружения входа персонала в опасную зону.

Различные типы переключателей процесса

Во многих промышленных процессах необходимо контролировать различные физические величины с помощью переключателей. Такие переключатели могут использоваться для подачи сигналов тревоги, указывающих, что параметр процесса превысил нормальные параметры, или они могут использоваться для остановки процессов или оборудования, если эти переменные достигли опасного или разрушительного уровня.Существует много различных типов переключателей процесса.

Переключатели скоростей

Эти переключатели определяют скорость вращения вала либо с помощью механизма центробежного груза, установленного на валу, либо с помощью какого-либо вида бесконтактного обнаружения движения вала, такого как оптическое или магнитное.

Реле давления

Рисунок 9.8 Реле давления

Давление газа или жидкости может быть использовано для приведения в действие механизма переключения, если это давление приложено к поршню, диафрагме или сильфону, который преобразует давление в механическую силу.

Реле температуры

Недорогим механизмом измерения температуры является «биметаллическая полоса»: тонкая полоска из двух металлов, соединенных спиной к спине, причем каждый металл имеет разную скорость теплового расширения. Когда полоса нагревается или охлаждается, разная скорость теплового расширения двух металлов вызывает ее изгиб. Затем изгиб полосы можно использовать для приведения в действие механизма переключающего контакта. В других реле температуры используется латунная колба, заполненная жидкостью или газом, с крошечной трубкой, соединяющей колбу с датчиком давления.Когда баллон нагревается, газ или жидкость расширяются, вызывая повышение давления, которое затем приводит в действие механизм переключения.

Датчик уровня жидкости

Плавающий объект может использоваться для приведения в действие механизма переключения, когда уровень жидкости в резервуаре поднимается выше определенной точки. Если жидкость электропроводна, сама жидкость может использоваться в качестве проводника между двумя металлическими зондами, вставленными в резервуар на требуемой глубине.Метод проводимости обычно реализуется с помощью специальной конструкции реле, срабатывающего при небольшом токе, протекающем через проводящую жидкость. В большинстве случаев переключать полный ток нагрузки цепи через жидкость нецелесообразно и опасно. Реле уровня также могут быть разработаны для определения уровня твердых материалов, таких как древесная щепа, зерно, уголь или корм для животных, в силосе для хранения, бункере или бункере. Обычной конструкцией для этого применения является небольшое лопастное колесо, вставленное в бункер на желаемой высоте, которое медленно вращается небольшим электродвигателем.Когда твердый материал заполняет бункер на эту высоту, материал предотвращает вращение лопаточного колеса. Отклик крутящего момента маленького двигателя приводит к срабатыванию механизма переключения. В другой конструкции используется металлический стержень в форме «камертона», который вставляется в бункер снаружи на желаемой высоте. Вилка вибрирует на своей резонансной частоте с помощью электронной схемы и узла катушки магнита / электромагнита. Когда бункер заполняется на эту высоту, твердый материал гасит вибрацию вилки, изменение амплитуды и / или частоты вибрации, обнаруживаемое электронной схемой.

Реле расхода жидкости

Установленное в трубу реле потока обнаруживает любой расход газа или жидкости, превышающий определенный порог, обычно с помощью небольшой лопасти или лопасти, которую толкает поток. Другие реле потока сконструированы как реле перепада давления, измеряющие падение давления на дросселе, встроенном в трубу.

Ядерный датчик уровня

Другим типом реле уровня, подходящим для обнаружения жидких или твердых материалов, является ядерный переключатель.Состоящие из радиоактивного исходного материала и детектора излучения, они установлены поперек диаметра емкости для хранения твердого или жидкого материала. Любая высота материала, превышающая уровень расположения источника / детектора, будет ослаблять силу излучения, достигающего детектора. Это уменьшение излучения на детекторе может быть использовано для запуска релейного механизма для обеспечения переключающего контакта для измерения, точки срабатывания сигнализации или даже контроля уровня в сосуде.

Источник и детектор находятся вне судна, никакого проникновения, кроме самого радиационного потока.Используемые радиоактивные источники довольно слабые и не представляют непосредственной угрозы здоровью эксплуатационного или обслуживающего персонала.

Все коммутаторы имеют несколько приложений

Как обычно, существует несколько способов реализовать коммутатор для мониторинга физического процесса или для управления оператором. Обычно не существует единого «идеального» переключателя для любого приложения, хотя некоторые из них, очевидно, обладают определенными преимуществами перед другими. Для обеспечения эффективной и надежной работы переключатели должны быть разумно адаптированы к задаче.

• Переключатель — электрическое устройство, обычно электромеханическое, используемое для контроля непрерывности между двумя точками.
• Ручные переключатели приводятся в действие от прикосновения человека.
• Концевые выключатели срабатывают при движении машины.
• Переключатели процесса срабатывают при изменении какого-либо физического процесса (температуры, уровня, расхода и т. Д.).

Переключатель может быть сконструирован с любым механизмом, приводящим два проводника в управляемый контакт друг с другом.Это может быть так же просто, как позволить двум медным проводам соприкасаться друг с другом движением рычага или путем непосредственного соприкосновения двух металлических полос. Однако хорошая конструкция переключателя должна быть прочной и надежной и не подвергать оператора опасности поражения электрическим током. Поэтому конструкции промышленных переключателей редко бывают такими примитивными. Проводящие части в переключателе, используемом для включения и отключения электрического соединения, называются контактами , контактами . Контакты обычно изготавливаются из серебра или сплава серебро-кадмий, проводящие свойства которого существенно не ухудшаются из-за поверхностной коррозии или окисления. Золотые контакты демонстрируют лучшую коррозионную стойкость, но имеют ограниченную пропускную способность по току и могут «свариваться в холодном состоянии», если соединены вместе с большим механическим усилием. Независимо от выбора металла, контакты переключателя управляются механизмом, обеспечивающим квадратный и равномерный контакт, что обеспечивает максимальную надежность и минимальное сопротивление. Такие контакты могут быть сконструированы так, чтобы выдерживать очень большие количества электрического тока, в некоторых случаях до тысяч ампер. Факторы, ограничивающие допустимую нагрузку на контакт переключателя, следующие:

• Тепло, выделяемое током через металлические контакты (в замкнутом состоянии).
• Искра, возникающая при размыкании или замыкании контактов.
• Напряжение на разомкнутых контактах переключателя (потенциал скачка тока через зазор).

Одним из основных недостатков стандартных переключающих контактов является воздействие на контакты окружающей атмосферы. В красивой, чистой среде диспетчерской это обычно не проблема. Однако большинство промышленных сред не столь благоприятны. Присутствие в воздухе агрессивных химикатов может привести к разрушению контактов и преждевременному выходу из строя.Еще более неприятной является возможность регулярного контактного искрения, вызывающего возгорание легковоспламеняющихся или взрывоопасных химикатов. Когда существуют такие экологические проблемы, для небольших переключателей можно рассмотреть другие типы контактов. Эти другие типы контактов изолированы от контакта с наружным воздухом и поэтому не подвержены тем же проблемам воздействия, что и стандартные контакты. Распространенным типом выключателя с герметичным контактом является ртутный выключатель. Ртуть — металлический элемент, жидкий при комнатной температуре.Будучи металлом, он обладает прекрасными проводящими свойствами. Будучи жидкостью, его можно привести в контакт с металлическими зондами (чтобы замкнуть цепь) внутри герметичной камеры, просто наклонив камеру так, чтобы зонды находились на дне. Во многих промышленных переключателях используются небольшие стеклянные трубки, содержащие ртуть, которые наклоняются в одну сторону, чтобы замкнуть контакт, и в другую сторону, чтобы размыкаться. Помимо проблем, связанных с поломкой трубки и просыпанием ртути (которая является токсичным материалом), а также восприимчивостью к вибрации, эти устройства являются отличной альтернативой открытым контактам переключателя там, где есть проблемы с воздействием окружающей среды.Здесь ртутный переключатель (часто называемый переключателем наклона ) показан в открытом положении, где ртуть не контактирует с двумя металлическими контактами на другом конце стеклянной колбы:

Здесь тот же переключатель показан в закрытом положении. Теперь гравитация удерживает жидкую ртуть в контакте с двумя металлическими контактами, обеспечивая электрическую непрерывность от одного к другому: контакты ртутного переключателя непрактично строить в больших размерах, поэтому вы обычно найдете такие контакты, рассчитанные не более чем на несколько ампер. , и не более 120 вольт.Конечно, есть исключения, но это общие ограничения. Другой тип переключателя с герметичным контактом — это герконовый переключатель. Как и у ртутного переключателя, контакты геркона расположены внутри герметичной трубки. В отличие от ртутного переключателя, в котором в качестве контактной среды используется жидкий металл, герконовый переключатель представляет собой просто пару очень тонких магнитных металлических полос (отсюда и название «язычок»), которые контактируют друг с другом путем приложения сильного магнитного поля. вне герметичной трубки. Источником магнитного поля в переключателях этого типа обычно является постоянный магнит, перемещаемый ближе или дальше от трубки с помощью исполнительного механизма.Из-за небольшого размера язычков этот тип контакта обычно рассчитан на более низкие токи и напряжения, чем средний ртутный переключатель. Однако герконы обычно лучше справляются с вибрацией, чем ртутные контакты, потому что внутри трубки нет жидкости, вокруг которой можно было бы разбрызгиваться. Обычно номинальное напряжение и ток контактов переключателя общего назначения выше для любого данного переключателя или реле, если переключаемая электрическая мощность является переменным током, а не постоянным током. Причина этого — тенденция самозатухания дуги переменного тока через воздушный зазор.Поскольку ток в линии электропередачи 60 Гц фактически останавливается и меняет направление 120 раз в секунду, у ионизированного воздуха дуги есть много возможностей потерять температуру, достаточную для прекращения проведения тока, до такой степени, что дуга не возобновится в следующий раз. пиковое напряжение. Постоянный ток, с другой стороны, представляет собой непрерывный, непрерывный поток электронов, который имеет тенденцию лучше поддерживать дугу в воздушном зазоре.

Следовательно, переключающие контакты любого типа подвержены большему износу при переключении заданного значения постоянного тока, чем при таком же значении переменного тока.Проблема переключения постоянного тока усугубляется, когда нагрузка имеет значительную индуктивность, так как при размыкании цепи на контактах переключателя возникают очень высокие напряжения (индуктор делает все возможное, чтобы поддерживать ток в цепи на том же уровне, что и при размыкании цепи). выключатель был замкнут). Как при переменном, так и при постоянном токе искрение контактов можно свести к минимуму, добавив «демпферную» цепь (конденсатор и резистор, соединенные последовательно) параллельно контакту, например:

Внезапное повышение напряжения на переключающем контакте, вызванное размыканием контактов, будет сдерживаться зарядным действием конденсатора (конденсатор противодействует увеличению напряжения за счет потребления тока). Резистор ограничивает количество тока, который конденсатор разряжает через контакт, когда он снова замыкается. Если бы резистора не было, конденсатор мог бы фактически сделать искрение во время замыкания контактов хуже, чем искрение во время размыкания контактов без конденсатора! Хотя это добавление к схеме помогает уменьшить контактную дугу, оно не лишено недостатков: главным соображением является возможность неисправной (закороченной) комбинации конденсатор / резистор, обеспечивающей постоянный путь для электронов, проходящих через цепь, даже когда контакт разомкнут и ток не желателен. Риск этого отказа и серьезность возникающих последствий необходимо учитывать в отношении повышенного износа контактов (и неизбежного выхода из строя контактов) без демпфирующей цепи. Использование демпферов в цепях переключателя постоянного тока не является чем-то новым: производители автомобилей годами делали это в системах зажигания двигателей, сводя к минимуму искрение через «точки» контакта переключателя в распределителе с помощью небольшого конденсатора, называемого конденсатором . Как вам скажет любой механик, срок службы «точек» дистрибьютора напрямую зависит от того, насколько хорошо работает конденсатор.При всем этом обсуждении уменьшения дугового разряда контактов переключателя можно было бы подумать, что меньший ток всегда лучше для механического переключателя. Однако это не обязательно так. Было обнаружено, что небольшое периодическое искрение может быть полезно для контактов переключателя, поскольку оно защищает контактные поверхности от небольшого количества грязи и коррозии. Если механический переключающий контакт работает со слишком малым током, контакты будут иметь тенденцию к накоплению чрезмерного сопротивления и могут преждевременно выйти из строя! Это минимальное количество электрического тока, необходимого для поддержания контакта механического переключателя в хорошем состоянии, называется током смачивания .Обычно номинальный ток смачивания переключателя намного ниже его максимального номинального тока и намного ниже его нормальной рабочей токовой нагрузки в правильно спроектированной системе. Однако есть приложения, в которых может потребоваться механический переключающий контакт для регулярной обработки токов ниже нормальных пределов тока смачивания (например, если механический селекторный переключатель должен размыкать или замыкать цифровую логическую или аналоговую электронную схему, где значение тока чрезвычайно мало. ). В таких случаях настоятельно рекомендуется использовать позолоченные переключающие контакты.Золото — «благородный» металл и не подвержен коррозии, как другие металлы. В результате такие контакты имеют чрезвычайно низкие требования к току смачивания. Обычные контакты из серебра или медного сплава не будут обеспечивать надежную работу при использовании в такой слаботочной среде!

• Части переключателя, отвечающие за включение и отключение непрерывного электрического соединения, называются «контактами». Обычно они изготавливаются из коррозионно-стойкого металлического сплава, контакты соприкасаются друг с другом с помощью механизма, который помогает поддерживать правильное выравнивание и расстояние.
В ртутных выключателях
• в качестве подвижного контакта используется кусок жидкой металлической ртути. Запечатанный в стеклянной трубке искра ртутного контакта изолирована от внешней среды, что делает этот тип переключателя идеально подходящим для атмосфер, потенциально содержащих взрывоопасные пары.
• Герконы — это еще один тип устройства с герметичным контактом, контакт осуществляется двумя тонкими металлическими «язычками» внутри стеклянной трубки, соединенными друг с другом под действием внешнего магнитного поля.
• Переключающие контакты подвергаются большему давлению при переключении постоянного тока, чем переменного тока.В первую очередь это связано с самозатуханием дуги переменного тока.
• Сеть резистор-конденсатор, называемая «демпфер», может быть подключена параллельно переключающему контакту для уменьшения дугового разряда.
• Смачивающий ток — это минимальная величина электрического тока, необходимая для прохождения переключающего контакта, чтобы он мог самоочищаться. Обычно это значение намного ниже максимального номинального тока переключателя.

Любой вид переключающего контакта может быть спроектирован так, что контакты «замыкаются» (обеспечивают непрерывность) при срабатывании или «размыкаются» (прерывают непрерывность) при срабатывании.Для переключателей, в которых есть механизм с пружинным возвратом, направление, в которое пружина возвращает его без приложения силы, называется нормальным положением . Поэтому контакты, которые разомкнуты в этом положении, называются нормально разомкнутыми , а контакты, которые замкнуты в этом положении, называются нормально замкнутыми . Для переключателей процесса нормальное положение или состояние — это то, в котором переключатель находится, когда на него не влияет процесс. Простой способ выяснить нормальное состояние технологического коммутатора — это рассмотреть состояние коммутатора, когда он находится на полке хранения без установки.Вот несколько примеров «нормальных» условий переключения процесса:

• Переключатель скорости : Вал не вращается
• Реле давления : нулевое приложенное давление
• Реле температуры : Температура окружающей (комнатной) температуры
• Датчик уровня : пустой бак или бункер
• Реле потока : нулевой расход жидкости

Важно различать «нормальное» состояние коммутатора и его «нормальное» использование в рабочем процессе.Рассмотрим пример реле расхода жидкости, которое служит сигналом низкого расхода в системе охлаждающей воды. Нормальное или исправное состояние системы охлаждающей воды должно иметь довольно постоянный поток охлаждающей жидкости, проходящий через эту трубу. Если мы хотим, чтобы контакт реле потока замыкал в случае потери потока охлаждающей жидкости (например, для замыкания электрической цепи, которая активирует сирену аварийной сигнализации), мы хотели бы использовать реле потока с нормально закрытым а не нормально разомкнутые контакты.При достаточном потоке через трубу контакты переключателя размыкаются принудительно; когда расход падает до аномально низкого уровня, контакты возвращаются в нормальное (закрытое) состояние. Это сбивает с толку, если вы думаете о «нормальном» как о регулярном состоянии процесса, поэтому всегда думайте о «нормальном» состоянии переключателя как о том, в котором он находится, когда находится на полке. Схема условных обозначений переключателей зависит от назначения и срабатывания переключателя. Нормально разомкнутый контакт переключателя нарисован таким образом, чтобы обозначать открытое соединение, готовое замкнуться при срабатывании.И наоборот, нормально замкнутый переключатель изображен как замкнутое соединение, которое будет разомкнуто при срабатывании. Обратите внимание на следующие символы:

Существует также общая символика для любого контакта переключателя, использующая пару вертикальных линий для обозначения точек контакта в переключателе. Нормально разомкнутые контакты обозначаются линиями, не соприкасающимися с ними, а нормально замкнутые контакты обозначаются диагональной линией, соединяющей эти две линии. Сравните два:

Переключатель слева замыкается при нажатии и размыкается в «нормальном» (не сработавшем) положении. Переключатель справа размыкается при нажатии и замыкается в «нормальном» (не сработавшем) положении. Если переключатели обозначены этими общими символами, тип переключателя обычно указывается в тексте непосредственно рядом с символом. Обратите внимание, что символ слева — , а не , его следует путать с обозначением конденсатора.Если конденсатор необходимо представить в схеме логики управления, он будет показан следующим образом:

В стандартной электронной символике приведенный выше рисунок зарезервирован для конденсаторов, чувствительных к полярности. В символах логики управления этот символ конденсатора используется для любого типа конденсатора , даже если конденсатор не чувствителен к полярности, чтобы четко отличить его от нормально разомкнутого контакта переключателя. При использовании многопозиционных селекторных переключателей необходимо учитывать еще один фактор конструкции: то есть последовательность разрыва старых соединений и создания новых соединений при перемещении переключателя из положения в положение, при этом подвижный контакт последовательно касается нескольких неподвижных контактов.

Когда подвижный (е) контакт (ы) может быть приведен в одно из нескольких положений со стационарными контактами, эти положения иногда называют бросками . Количество подвижных контактов иногда называют полюсов . Оба переключателя, показанные выше, с одним подвижным контактом и пятью неподвижными контактами, будут обозначены как «однополюсные пятипозиционные» переключатели. Если два идентичных однополюсных пятипозиционных переключателя были бы механически соединены вместе так, чтобы они приводились в действие одним и тем же механизмом, вся сборка была бы названа «двухполюсным пятипозиционным переключателем»:

Вот несколько распространенных конфигураций переключателей и их сокращенные обозначения:

• Нормальное состояние переключателя — это состояние, в котором он не сработал. Для технологических коммутаторов это состояние, в котором они находятся на полке без установки.
• Переключатель, который разомкнут в неактивном состоянии, называется нормально разомкнутым .Переключатель, который замкнут, когда не сработал, называется нормально замкнутым . Иногда термины «нормально открытый» и «нормально закрытый» обозначаются аббревиатурой N.O. и N.C. соответственно.
• Многопозиционные переключатели могут быть как размыкающими перед размыканием (наиболее распространенные), так и переключающими перед размыканием.
• «Полюса» переключателя относятся к количеству подвижных контактов, в то время как «ходы» переключателя относятся к количеству неподвижных контактов на один подвижный контакт.

Электрический ток через проводник создает магнитное поле, перпендикулярное направлению потока электронов.Если этот проводник свернуть в форму катушки, создаваемое магнитное поле будет ориентировано по длине катушки. Чем больше ток, тем больше напряженность магнитного поля при прочих равных условиях:

Катушки индуктивности реагируют на изменения тока из-за энергии, хранящейся в этом магнитном поле. Когда мы строим трансформатор из двух катушек индуктивности вокруг общего железного сердечника, мы используем это поле для передачи энергии от одной катушки к другой.Однако есть более простые и прямые способы использования электромагнитных полей, чем те, которые мы видели с катушками индуктивности и трансформаторами. Магнитное поле, создаваемое катушкой с токоведущим проводом, можно использовать для приложения механической силы к любому магнитному объекту, точно так же, как мы можем использовать постоянный магнит для притяжения магнитных объектов, за исключением того, что этот магнит (образованный катушкой) может быть включается или выключается путем включения или выключения тока через катушку. Если мы поместим магнитный объект рядом с такой катушкой с целью заставить этот объект двигаться, когда мы запитываем катушку электрическим током, мы получим так называемый соленоид . Подвижный магнитный объект называется якорем , и большинство якорей можно перемещать с помощью постоянного (DC) или переменного тока (AC), питающего катушку. Полярность магнитного поля не имеет значения для притяжения железного якоря. Соленоиды могут использоваться для электрического открытия дверных защелок, открытия или закрытия клапанов, перемещения роботизированных конечностей и даже приведения в действие механизмов электрических переключателей. Однако, если для приведения в действие набора переключающих контактов используется соленоид, у нас есть такое полезное устройство, которое заслуживает собственного названия: реле .Реле чрезвычайно полезны, когда нам необходимо управлять большим током и / или напряжением с помощью слабого электрического сигнала. Катушка реле, которая создает магнитное поле, может потреблять только доли ватта мощности, в то время как контакты, замыкаемые или размыкаемые этим магнитным полем, могут передавать нагрузке в сотни раз больше энергии.

Фактически, реле действует как двоичный (включенный или выключенный) усилитель. Как и в случае с транзисторами, способность реле управлять одним электрическим сигналом с помощью другого находит применение при построении логических функций.Более подробно эта тема будет рассмотрена в другом уроке. На данный момент будет исследована «усилительная» способность реле. На приведенной выше схеме катушка реле питается от источника низкого напряжения (12 В постоянного тока), а однополюсный однопозиционный контакт (SPST) прерывает высокий -цепь напряжения (480 В переменного тока). Вполне вероятно, что ток, необходимый для включения катушки реле, будет в сотни раз меньше номинального тока контакта. Типичные токи обмотки реле значительно ниже 1 А, в то время как номинальные характеристики контактов промышленных реле составляют не менее 10 А.Один узел катушка реле / ​​якорь может использоваться для приведения в действие более чем одного набора контактов. Эти контакты могут быть нормально разомкнутыми, нормально замкнутыми или любой их комбинацией. Как и в случае с переключателями, «нормальным» состоянием контактов реле является то состояние, когда катушка обесточена, точно так же, как вы бы обнаружили реле на полке, не подключенным к какой-либо цепи. Контакты реле могут быть открытыми площадками из металлического сплава, ртутными трубками или даже магнитными язычками, как и в других типах переключателей. Выбор контактов в реле зависит от тех же факторов, которые диктуют выбор контактов в других типах переключателей.Контакты на открытом воздухе лучше всего подходят для сильноточных приложений, но их склонность к коррозии и искрению может вызвать проблемы в некоторых промышленных средах. Ртутные и герконовые контакты не имеют искр и не подвержены коррозии, но их токопроводящая способность ограничена. Здесь показаны три небольших реле (около двух дюймов в высоту, каждое), установленных на панели как часть системы электрического управления на муниципальной водоочистной станции: показанные здесь блоки реле называются «восьмеричным», потому что они подключаются в соответствующие гнезда, электрические соединения закрепляются с помощью восьми металлических штифтов на дне реле. Винтовые клеммы, которые вы видите на фотографии, где провода подключаются к реле, на самом деле являются частью узла розетки, в который вставляется каждое реле. Такая конструкция облегчает снятие и замену реле в случае выхода из строя. Помимо способности позволить относительно небольшому электрическому сигналу переключать относительно большой электрический сигнал, реле также обеспечивают электрическую изоляцию между катушкой и контактными цепями. Это означает, что цепь катушки и цепь контактов электрически изолированы друг от друга.Одна цепь может быть постоянным током, а другая — переменным током (например, в примере схемы, показанной ранее), и / или они могут иметь совершенно разные уровни напряжения между соединениями или между соединениями и землей. Хотя реле по сути являются двоичными устройствами, полностью или полностью выключенными, существуют рабочие условия, при которых их состояние может быть неопределенным, как и в случае с полупроводниковыми логическими вентилями. Для того чтобы реле положительно «втягивало» якорь и приводило в действие контакт (ы), через катушку должен проходить определенный минимальный ток. Эта минимальная величина называется втягивающим током и аналогична минимальному входному напряжению, которое требуется логическому вентилю для обеспечения «высокого» состояния (обычно 2 В для TTL, 3,5 В для CMOS). Однако когда якорь подтягивается ближе к центру катушки, требуется меньший поток магнитного поля (меньший ток катушки), чтобы удерживать его там. Следовательно, ток катушки должен упасть ниже значения, значительно меньшего, чем ток втягивания, прежде чем якорь «выпадет» в подпружиненное положение и контакты вернутся в нормальное состояние.Этот уровень тока называется выпадающим током , и он аналогичен максимальному входному напряжению, при котором вход логического элемента позволяет гарантировать «низкое» состояние (обычно 0,8 В для TTL, 1,5 В для CMOS). Гистерезис или разница между токами включения и отключения приводит к работе, аналогичной работе логического элемента триггера Шмитта. Токи включения и отключения (и напряжения) сильно различаются от реле к реле и указываются производителем.

• Соленоид — это устройство, которое вызывает механическое движение за счет подачи питания на катушку электромагнита.Подвижная часть соленоида называется якорем .
• Реле представляет собой соленоид, установленный для приведения в действие контактов переключателя, когда его катушка находится под напряжением.
• Втягивающий ток — это минимальная величина тока катушки, необходимая для приведения в действие соленоида или реле из его «нормального» (обесточенного) положения.
• Падение тока — это максимальный ток катушки, ниже которого включенное реле вернется в свое «нормальное» состояние.

Что такое реле с задержкой времени?

Некоторые реле сконструированы с своеобразным механизмом «амортизатора», прикрепленным к якорю, который предотвращает немедленное полное движение, когда катушка находится под напряжением или обесточена.Это дополнение дает реле свойство срабатывания с выдержкой времени . Реле с выдержкой времени могут быть сконструированы так, чтобы задерживать движение якоря при включении катушки, отключении питания или и том и другом. Контакты реле с выдержкой времени должны быть указаны не только как нормально разомкнутые или нормально замкнутые, но и в зависимости от того, действует ли задержка в направлении закрытия или в направлении открытия. Ниже приводится описание четырех основных типов контактов реле с выдержкой времени.

Нормально открытый, закрытый по времени контакт

Во-первых, у нас есть нормально открытый, закрытый по времени (NOTC) контакт.Этот тип контакта обычно разомкнут, когда катушка обесточена (обесточена). Контакт замыкается подачей питания на катушку реле, но только после того, как катушка непрерывно запитана в течение заданного времени. Другими словами, направление движения контакта (закрытие или размыкание) идентично обычному замыкающему контакту, но есть задержка в направлении замыкания . Поскольку задержка происходит в направлении подачи питания на катушку, этот тип контакта также известен как нормально разомкнутый, на — задержка:

Ниже приведена временная диаграмма работы этого контакта реле:

Нормально открытый контакт с синхронизацией по времени

Далее у нас есть нормально разомкнутый контакт с таймером открытия (NOTO). Как и контакт NOTC, этот тип контакта обычно разомкнут, когда катушка обесточена (обесточена), и замкнут при подаче питания на катушку реле. Однако, в отличие от контакта NOTC, синхронизирующее действие происходит при обесточивании катушки, а не при подаче напряжения.Поскольку задержка происходит в направлении обесточивания катушки, этот тип контакта также известен как нормально разомкнутый, выкл. -задержка:

Рисунок 9.30

Ниже приведена временная диаграмма работы этого контакта реле:

Рисунок 9.31

Нормально закрытый контакт с синхронизацией открытия

Далее у нас есть нормально-замкнутый, открывающийся по времени (NCTO) контакт. Этот тип контакта обычно замкнут, когда катушка обесточена (обесточена). Контакт размыкается при подаче питания на катушку реле, но только после того, как на катушку непрерывно подается питание в течение заданного времени. Другими словами, направление движения контакта (закрытие или размыкание) идентично обычному размыкающему контакту, но есть задержка в направлении размыкания . Поскольку задержка происходит в направлении подачи питания на катушку, этот тип контакта также известен как нормально замкнутый, на — задержка:

Рисунок 9.32

Ниже приведена временная диаграмма работы этого контакта реле:

Рисунок 9.33

Нормально закрытый, закрытый по времени контакт

Наконец, у нас есть нормально закрытый, закрытый по времени (NCTC) контакт. Как и контакт NCTO, этот тип контакта обычно замыкается, когда катушка обесточена (обесточена), и размыкается подачей питания на катушку реле. Однако, в отличие от контакта NCTO, синхронизирующее действие происходит при обесточивании катушки, а не при подаче напряжения. Поскольку задержка происходит в направлении обесточивания катушки, этот тип контакта также известен как нормально замкнутый, выкл. -задержка:

Рисунок 9.34

Ниже приведена временная диаграмма работы этого контакта реле:

Рисунок 9.35 Использование реле с задержкой времени

в промышленных логических схемах управления

Реле с выдержкой времени

очень важны для использования в промышленных логических схемах управления. Вот некоторые примеры их использования:

• Управление мигающим светом (время включения, время выключения): два реле задержки времени используются вместе друг с другом для обеспечения включения / выключения с постоянной частотой импульсов контактов для подачи прерывистой энергии на лампу.
• Управление автоматическим запуском двигателя: Двигатели, которые используются для питания аварийных генераторов, часто оснащены элементами управления «автозапуск», которые позволяют автоматически запускать двигатель в случае отказа основного источника электроэнергии. Чтобы правильно запустить большой двигатель, необходимо сначала запустить некоторые вспомогательные устройства и дать им некоторое время для стабилизации (топливные насосы, масляные насосы предварительной смазки) перед подачей питания на стартер двигателя. Реле с выдержкой времени помогают упорядочить эти события для правильного запуска двигателя.
• Управление безопасной продувкой печи: перед безопасным зажиганием печи внутреннего сгорания необходимо запустить воздушный вентилятор на определенное время, чтобы «очистить» камеру печи от любых потенциально воспламеняющихся или взрывоопасных паров.Реле с выдержкой времени обеспечивает логику управления печью с этим необходимым элементом времени.
• Управление задержкой плавного пуска двигателя: вместо пуска больших электродвигателей путем переключения полной мощности из состояния полной остановки можно переключить пониженное напряжение для более «мягкого» пуска и уменьшения пускового тока. После заданной задержки времени (обеспечиваемой реле задержки времени) подается полная мощность.
• Задержка последовательности конвейерной ленты: когда несколько конвейерных лент расположены для транспортировки материала, конвейерные ленты должны запускаться в обратной последовательности (последняя первая и первая последняя), чтобы материал не складывался в стопу или медленно -подвижной конвейер.Чтобы разогнать большие ремни до полной скорости, может потребоваться некоторое время (особенно, если используются средства управления двигателем с плавным пуском). По этой причине на каждом конвейере обычно имеется схема задержки по времени, чтобы дать ему достаточно времени для достижения полной скорости ленты перед запуском следующей подачи конвейерной ленты.

Расширенные функции таймера

В более старых механических реле с выдержкой времени использовались пневматические датчики или поршневые / цилиндровые устройства, заполненные жидкостью, для обеспечения «амортизации», необходимой для задержки движения якоря.В более новых конструкциях реле с выдержкой времени используются электронные схемы с цепями резистор-конденсатор (RC) для создания временной задержки, а затем для подачи питания на нормальную (мгновенную) катушку электромеханического реле с выходом электронной схемы. Реле электронного таймера более универсальны, чем более старые механические модели, и менее склонны к выходу из строя. Многие модели предоставляют расширенные функции таймера, такие как «однократный» (один измеренный выходной импульс для каждого перехода входа из обесточенного в возбужденный), «рециркуляционный» (повторяющиеся циклы включения / выключения выходного сигнала до тех пор, пока входное соединение находится в рабочем состоянии. активирован) и «сторожевой таймер» (меняет состояние, если входной сигнал не циклически включается и выключается повторно).

Рисунок 9.36

Рисунок 9.37

Рисунок 9.38

Реле «сторожевого таймера»

«Сторожевой» таймер особенно полезен для мониторинга компьютерных систем. Если компьютер используется для управления критическим процессом, обычно рекомендуется иметь автоматический сигнал тревоги для обнаружения «зависания» компьютера (ненормальная остановка выполнения программы из-за любого количества причин). Простой способ настроить такую ​​систему мониторинга — это заставить компьютер регулярно включать и выключать катушку реле сторожевого таймера (аналогично выходу таймера «повторного цикла»). Если выполнение компьютера останавливается по какой-либо причине, сигнал, который он выдает на катушку реле сторожевого таймера, перестанет циклически повторяться и зависнет в том или ином состоянии. Через некоторое время реле сторожевого таймера «отключится» и сигнализирует о проблеме.

• Реле с выдержкой времени построены в следующих четырех основных режимах работы контактов:
• 1: Нормально открытый, закрытый по времени. Сокращенно «NOTC», эти реле открываются сразу после обесточивания катушки и замыкаются, только если катушка постоянно находится под напряжением в течение определенного периода времени.Также называется реле с нормально разомкнутыми контактами и задержкой включения .
• 2: нормально открытый, открытый по времени. Сокращенно «NOTO», эти реле замыкаются сразу после подачи питания на катушку и размыкаются после того, как катушка была обесточена на определенный период времени. Также называется реле с нормально разомкнутыми контактами и задержкой выключения .
• 3: нормально закрытый, открытый по времени. Сокращенно «NCTO», эти реле замыкаются сразу после обесточивания катушки и размыкаются, только если катушка постоянно находится под напряжением в течение определенного периода времени.Также называется реле с нормально замкнутыми контактами и задержкой включения .
• 4: нормально закрытый, закрытый по времени. Эти реле, сокращенно NCTC, размыкаются сразу после подачи питания на катушку и замыкаются после того, как катушка была обесточена на определенный период времени. Также называется реле с нормально замкнутыми контактами и задержкой выключения .
• Одноразовые таймеры обеспечивают однократный контактный импульс заданной длительности для каждого включения катушки (переход от катушки от к катушке на ).
• Recycle Таймеры обеспечивают повторяющуюся последовательность импульсов включения-выключения до тех пор, пока катушка находится под напряжением.
• Watchdog Таймеры приводят в действие свои контакты только в том случае, если катушка не может непрерывно последовательно включаться и выключаться (включаться и выключаться) с минимальной частотой.

Рисунок 9.39

Рисунок 9.40

Рисунок 9.41

Лестничные диаграммы — это специализированные схемы, обычно используемые для документирования промышленных логических систем управления.Их называют «лестничными» диаграммами, потому что они напоминают лестницу с двумя вертикальными направляющими (питание) и таким количеством «ступенек» (горизонтальных линий), сколько нужно представить схем управления. Если бы мы хотели нарисовать простую лестничную диаграмму, показывающую лампу, управляемую ручным переключателем, она выглядела бы так: Обозначения «L ₁ » и «L ₂ » относятся к двум полюсам 120 В переменного тока. поставка, если не указано иное. L ₁ — это «горячий» провод, а L ₂ — заземленный («нейтральный») провод.Эти обозначения не имеют ничего общего с индукторами, просто чтобы запутать. Фактический трансформатор или генератор, питающий эту схему, для простоты опущен. На самом деле схема выглядит примерно так: Обычно в схемах промышленной релейной логики, но не всегда, рабочее напряжение для контактов переключателя и катушек реле будет составлять 120 вольт переменного тока. Системы с более низким напряжением переменного и даже постоянного тока иногда строятся и документируются в соответствии с «лестничными» диаграммами: до тех пор, пока все переключающие контакты и катушки реле имеют соответствующие номиналы, действительно не имеет значения, какой уровень напряжения выбран для работы системы. с участием.Обратите внимание на цифру «1» на проводе между переключателем и лампой. В реальном мире этот провод должен быть помечен этим номером с помощью термоусадочных или самоклеящихся этикеток, где бы это было удобно для идентификации. Провода, ведущие к коммутатору, будут иметь маркировку «L ₁ » и «1» соответственно. Провода, ведущие к лампе, будут иметь маркировку «1» и «L ₂ » соответственно. Эти номера проводов упрощают сборку и обслуживание. Каждый проводник имеет свой уникальный номер провода для системы управления, в которой он используется.Номера проводов не меняются ни на каком соединении или узле, даже если размер, цвет или длина провода меняются при входе в точку соединения или выходе из нее. Конечно, желательно поддерживать одинаковые цвета проводов, но это не всегда практично. Важно то, что любая электрически непрерывная точка в цепи управления имеет один и тот же номер провода. Возьмем, к примеру, этот участок схемы с проводом № 25 в качестве единой, электрически непрерывной точечной резьбы для многих различных устройств: на диаграммах — нагрузочное устройство (лампа, катушка реле, катушка соленоида и т. Д.).) почти всегда рисуется с правой стороны ступени. Хотя электрически не имеет значения, где расположена катушка реле внутри ступени, имеет значение , какой конец источника питания лестницы заземлен, для надежной работы. Возьмем, к примеру, эту схему: здесь лампа (нагрузка) расположена с правой стороны перекладины, как и заземление источника питания. Это не случайность или совпадение; скорее, это целенаправленный элемент хорошей практики проектирования.Предположим, что провод №1 должен был случайно войти в контакт с землей, причем изоляция этого провода была стерта, так что оголенный провод вошел в контакт с заземленным металлическим кабелепроводом. Наша схема теперь будет работать следующим образом: если обе стороны лампы соединены с землей, лампа будет «закорочена» и не сможет получить питание для зажигания. Если бы выключатель замкнулся, произошло бы короткое замыкание, немедленно взорвавшее предохранитель. Однако подумайте, что случится с цепью с такой же неисправностью (провод №1 соприкасается с землей), за исключением того, что на этот раз мы поменяем местами переключатель и предохранитель (L ₂ все еще заземлен): на этот раз случайное заземление провода №1 приведет к подаче питания на лампу, а выключатель не подействует.Намного безопаснее иметь систему, которая перегорает предохранитель в случае замыкания на землю, чем иметь систему, которая неконтролируемо включает лампы, реле или соленоиды в случае той же самой неисправности. По этой причине нагрузка (и) всегда должна быть расположена ближе всего к заземленному силовому проводу на лестничной диаграмме.

Рисунок 9.42

Рисунок 9.43

Рисунок 9. 44

• Релейные диаграммы (иногда называемые «релейной логикой») — это тип электрических обозначений и символов, часто используемых для иллюстрации того, как электромеханические переключатели и реле связаны между собой.
• Две вертикальные линии называются «рельсами» и прикрепляются к противоположным полюсам источника питания, обычно 120 вольт переменного тока. L ₁ обозначает «горячий» провод переменного тока, а L ₂ — «нейтральный» (заземленный) провод.
• Горизонтальные линии на лестничной диаграмме называются «ступенями», каждая из которых представляет уникальную параллельную ветвь цепи между полюсами источника питания.
• Обычно провода в системах управления маркируются номерами и / или буквами для идентификации.Правило состоит в том, что все постоянно подключенные (электрически общие) точки должны иметь одну и ту же этикетку.

Рисунок 9.45

Рисунок 9.46

Рисунок 9.47

Рисунок 9. 48

Рисунок 9.49

Мы можем построить простые логические функции для нашей гипотетической схемы лампы, используя несколько контактов, и довольно легко и понятно задокументировать эти схемы с дополнительными ступенями к нашей исходной «лестнице».«Если мы используем стандартную двоичную запись для состояния переключателей и лампы (0 для не сработавшего или обесточенного; 1 для сработавшего или запитанного), можно составить таблицу истинности, чтобы показать, как работает логика: Теперь лампа загорится включается, если срабатывает контакт A или контакт B, потому что все, что требуется для включения лампы, — это иметь хотя бы один путь для прохождения тока от провода L ₁ к проводу 1. У нас есть простая логическая функция ИЛИ, реализовано только с контактами и лампой. Мы можем имитировать логическую функцию И, подключив два контакта последовательно, а не параллельно: теперь лампа включается только в том случае, если контакт A и контакт B задействованы одновременно. Путь существует для тока от провода L ₁ к лампе (провод 2) тогда и только тогда, когда оба контакта переключателя замкнуты. Функция логической инверсии, или НЕ, может быть выполнена на контактном входе, просто используя нормально замкнутый контакт вместо нормально разомкнутого: теперь лампа включается, если контакт не активирован, и отключается, когда контакт активирован . Если мы возьмем нашу функцию ИЛИ и инвертируем каждый «вход» с помощью нормально замкнутых контактов, мы получим функцию И-НЕ.В специальном разделе математики, известном как логическая алгебра , этот эффект изменения идентичности вентильной функции при инверсии входных сигналов описывается теоремой ДеМоргана , которая будет исследована более подробно в следующей главе. быть под напряжением, если любой из контактов не сработал. Он погаснет только в том случае, если оба контакта задействованы одновременно. Аналогичным образом, если мы возьмем нашу функцию И и инвертируем каждый «вход» с помощью нормально замкнутых контактов, мы получим функцию ИЛИ-ИЛИ: шаблон быстро обнаруживается, когда лестничные схемы сравниваются с их аналогами логического элемента:

• Параллельные контакты эквивалентны логическому элементу ИЛИ.
Контакты серии
• эквивалентны логическому элементу AND.
• Нормально замкнутые контакты эквивалентны вентилю НЕ (инвертору).

Рисунок 9.50 Рисунок 9.51

Рисунок 9.52

Мы можем создавать функции комбинационной логики, также группируя контакты в последовательно-параллельную схему. В следующем примере у нас есть функция исключающего ИЛИ, построенная из комбинации логических элементов И, ИЛИ и инвертора (НЕ): Верхняя ступень (замыкающий контакт A последовательно с замыкающим контактом B) является эквивалентом верхнего НЕ / И комбинация ворот.Нижняя ступенька (замыкающий контакт A последовательно с замыкающим контактом B) является эквивалентом нижней комбинации ворот НЕ / И. Параллельное соединение между двумя звеньями в проводе номер 2 образует эквивалент логического элемента ИЛИ, позволяя либо звену 1 , либо звену 2 запитать лампу. Чтобы реализовать функцию исключающего ИЛИ, нам пришлось использовать два контакта на каждый вход: один для прямого входа, а другой для «инвертированного» входа. Два контакта «А» физически приводятся в действие одним и тем же механизмом, как и два контакта «В».Общая связь между контактами обозначается меткой контакта. Нет ограничений на количество контактов на переключатель, которое может быть представлено на лестничной диаграмме, поскольку каждый новый контакт на любом переключателе или реле (нормально разомкнутом или нормально замкнутом), используемом на диаграмме, просто помечен одной и той же меткой. Иногда несколько контактов на одном переключателе (или реле) обозначаются составными метками, такими как «A-1» и «A-2», вместо двух меток «A». Это может быть особенно полезно, если вы хотите конкретно указать, какой набор контактов на каждом переключателе или реле используется для какой части цепи.Для простоты я воздержусь от таких сложных обозначений в этом уроке. Если вы видите общую метку для нескольких контактов, вы знаете, что все эти контакты приводятся в действие одним и тем же механизмом. Если мы хотим инвертировать выход какой-либо логической функции, генерируемой переключателем, мы должны использовать реле с нормально замкнутым контактом. Например, если мы хотим активировать нагрузку на основе инверсии, или НЕ, нормально разомкнутого контакта, мы могли бы сделать это: мы назовем реле «реле управления 1» или CR ₁ .Когда катушка CR ₁ (обозначенная парой скобок на первой ступени) находится под напряжением, контакт на второй ступеньке размыкается , таким образом обесточивая лампу. От переключателя A к катушке CR ₁ логическая функция не инвертируется. Нормально замкнутый контакт, приводимый в действие катушкой реле CR ₁ , обеспечивает функцию логического инвертора для включения лампы, противоположной состоянию срабатывания переключателя. Применяя эту стратегию инверсии к одной из наших функций инвертированного входа, созданной ранее, такой как OR-to-NAND, мы можем инвертировать выход с помощью реле, чтобы создать неинвертированную функцию: от переключателей к катушке CR ₁ , логическая функция — это функция логического элемента И-НЕ.Нормально замкнутый контакт CR ₁ обеспечивает одну последнюю инверсию, чтобы превратить функцию И-НЕ в функцию И.

• Параллельные контакты логически эквивалентны логическому элементу ИЛИ.
Контакты серии
• логически эквивалентны логическому элементу И.
• Нормально замкнутые (Н.З.) контакты логически эквивалентны вентилю НЕ.
• Реле должно использоваться для инвертирования выхода функции логического элемента, в то время как простых нормально замкнутых переключающих контактов достаточно для представления входов инвертированного элемента .

Рисунок 9.53 Рисунок 9.54

Рисунок 9.55

Рис. 9.56.

Практическое применение логики переключателя и реле находится в системах управления, где необходимо выполнить несколько условий процесса, прежде чем оборудование будет запущено. Хорошим примером этого является автомат горения для больших топок. Для безопасного запуска горелок в большой печи система управления запрашивает «разрешение» от нескольких переключателей процесса, включая высокое и низкое давление топлива, проверку потока воздуха от вентилятора, положение заслонки выхлопной трубы, положение дверцы доступа и т. Д.Каждое условие процесса называется разрешающим , и каждый разрешающий контакт переключателя подключается последовательно, так что, если какой-либо из них обнаруживает небезопасное состояние, цепь будет разомкнута: если все разрешительные условия соблюдены, CR ₁ будет включится, и загорится зеленая лампа. В реальной жизни было бы запитано больше, чем просто зеленая лампа: обычно управляющее реле или соленоид топливного клапана помещали бы в эту ступень цепи, чтобы запитать, когда все разрешающие контакты были «хороши», то есть все замкнуты. .Если какое-либо из разрешающих условий не выполнено, последовательная цепочка контактов переключателя будет разорвана, CR ₂ обесточится, и загорится красная лампа. Обратите внимание, что контакт высокого давления топлива нормально замкнут. Это потому, что мы хотим, чтобы контакт переключателя размыкался, если давление топлива становится слишком высоким. Поскольку «нормальное» состояние любого реле давления — это когда к нему прикладывается нулевое (низкое) давление, и мы хотим, чтобы этот переключатель открывался при чрезмерном (высоком) давлении, мы должны выбрать переключатель, который замкнут в своем нормальном состоянии. Другое практическое применение релейной логики — в системах управления, где мы хотим гарантировать, что два несовместимых события не могут произойти одновременно. Примером этого является управление реверсивным двигателем, где два контактора двигателя подключены для переключения полярности (или чередования фаз) на электродвигатель, и мы не хотим, чтобы контакторы прямого и обратного хода включались одновременно: когда контактор M ₁ включен под напряжением 3 фазы (A, B и C) подключены непосредственно к клеммам 1, 2 и 3 двигателя соответственно.Однако, когда контактор M ₂ находится под напряжением, фазы A и B меняются местами, A идет к клемме 2 двигателя, а B идет к клемме 1 двигателя. Это реверсирование фазных проводов приводит к тому, что двигатель вращается в противоположном направлении. Давайте рассмотрим схему управления этими двумя контакторами: обратите внимание на нормально замкнутый контакт «OL», который представляет собой контакт тепловой перегрузки, активируемый элементами «нагревателя», включенными последовательно с каждой фазой двигателя переменного тока. Если нагреватели станут слишком горячими, контакт изменится из нормального (замкнутого) состояния на разомкнутый, что предотвратит включение любого контактора.Эта система управления будет работать нормально, пока никто не нажимает обе кнопки одновременно. Если бы кто-то сделал это, фазы A и B были бы замкнуты накоротко вместе в силу того факта, что контактор M ₁ передает фазы A и B прямо на двигатель, а контактор M ₂ меняет их местами; фаза A будет замкнута на фазу B и наоборот. Очевидно, это плохая конструкция системы управления! Чтобы этого не произошло, мы можем спроектировать схему так, чтобы включение одного контактора предотвращало включение другого.Это называется блокировкой , и это достигается за счет использования вспомогательных контактов на каждом контакторе, как таковых: Теперь, когда M ₁ запитан, нормально замкнутый вспомогательный контакт на второй ступени будет разомкнут, что предотвращает M ₂ от подачи питания, даже если нажата кнопка «Реверс». Аналогичным образом, включение M ₁ предотвращается, когда M ₂ находится под напряжением. Также обратите внимание на то, как были добавлены дополнительные номера проводов (4 и 5), чтобы отразить изменения проводки.Следует отметить, что это не единственный способ блокировки контакторов для предотвращения короткого замыкания. Некоторые контакторы оснащены опцией механической блокировки : рычагом, соединяющим якоря двух контакторов вместе, так что они физически не могут замыкаться одновременно. Для дополнительной безопасности все же можно использовать электрические блокировки, и из-за простоты схемы нет веских причин не использовать их в дополнение к механическим блокировкам.

• Переключающие контакты, установленные в ступени релейной логики, предназначенные для прерывания цепи, если определенные физические условия не выполняются, называются разрешающими контактами , потому что для активации системе требуется разрешение от этих входов.