Безконтактні шляхові вимикачі
Безконтактні шляхові вимикачі (перетворювачі шляху, що працюють без механічного впливу з боку рухомого упору) застосовуються в схемах керування електроприводами верстатів, механізмів і машин. Безконтактні вимикачі призначені для комутації ланцюгів управління за допомогою електромагнітних реле або безконтактних логічних елементів, яка здійснюється під впливом керуючого елемента.
Класифікація безконтактних шляхових вимикачів
Безконтактні шляхові вимикачі можуть бути класифіковані за: способом впливу на чутливий елемент, фізичним принципом дії перетворювача, конструктивним виконанням, класу точності, ступеня захисту.
За способом впливу на чутливий елемент безконтактні шляхові вимикачі можуть бути розділені на вимикачі механічного і параметричного дії.
У вимикачах першого виду керуючий елемент безпосередньо механічно впливає на первинний привід безконтактного колійного вимикача, який безконтактно взаємодіє з чутливим елементом. У вимикачах другого виду в залежності від положення керуючого елемента, механічно не пов'язаного з безконтактним колійним вимикачем, змінюється будь-який фізичний параметр перетворювача. При певному значенні цього параметра змінюється стан релейного елемента.
Класифікація безконтактних шляхових вимикачів за фізичним принципом дії перетворювача включає в себе наступні види:
Індуктивні вимикачі. побудовані на зміні індуктивності, взаімоіндуктівності, а також індукційні вимикачі.
В даний час більшість серійно випускаються промисловістю безконтактних шляхових вимикачів - це індуктивні апарати.
У свою чергу перетворювачі індуктивних безконтактних шляхових вимикачів можуть бути побудовані за такими схемами: резонансною, автогенераторного, диференціальної, бруківці, безпосереднього перетворення.
Магнітоіндуктівние вимикачі. які побудовані на наступних принципах: ефекті Холла, магніторезісторном, магнітодіодний, магнітотірісторном, Геркон.
Ємнісні вимикачі. зі змінною площею пластин, із змінним зазором між пластинами, зі змінною діелектричною проникністю зазору між пластинами.
Фотоелектронні вимикачі з елементами: фотодіодних, фототранзісторнимі, фоторезісторнимі, фототірісторнимі.
Фотоелектричні вимикачі і примикають до них променеві вимикачі, в яких поряд з променями видимого світла можуть використовуватися промені іншої фізичної природи, наприклад радіоактивне випромінювання.
За конструктивним виконанням безконтактні шляхові вимикачі поділяються на: щілинні, кільцеві (напівкільцеві), площинні, торцеві, вимикачі з механічним приводом, багатоелементні вимикачі.
Поділ безконтактних шляхових вимикачів торцевого і площинного виконань носить в якійсь мірі умовний характер, оскільки рух керуючого елемента щодо чутливої поверхні може для деяких видів безконтактних шляхових виключталелей здійснюватися як в паралельній, так і в перпендикулярній площинах. У цьому випадку за основу може бути прийнято його переважне використання.
По класу точності (величиною основної похибки) з використанням безконтактної технології шляхові вимикачі діляться на вимикачі низької (приблизно ± 0,5 мм і більше), середньої [приблизно ± (0,05-0,5) мм], підвищеною [приблизно ± (0,005-0 , 05) мм] і високою (приблизно ± 0,005 мм і менше) точності.
Безконтактні шляхові вимикачі можуть володіти різним ступенем захисту від попадання сторонніх твердих тіл і проникнення води всередину апарату. Характеристики ступеня захисту безконтактних шляхових вимикачів і пов'язана зі ступенем захисту класифікація відповідають прийнятим в нашій країні і за кордоном характеристикам і класифікації для електричного обладнання та електричних апаратів напругою до 1000 В.
Технічні характеристики безконтактних шляхових вимикачів
Одна з основних характеристик безконтактних шляхових вимикачів, безпосередньо впливає на його конструкцію і ряд інших технічних характеристик, визначається геометричним розташуванням керуючого елемента щодо чутливої поверхні під час роботи. Для площинних безконтактних шляхових вимикачів в якості основної характеристики приймається робочий зазор - відстань між чутливою поверхнею вимикача і керуючим елементом, при якому відбувається робота вимикача. Основна характеристика торцевого вимикача - максимальна відстань впливу, т. Е. Максимальна відстань між чутливою поверхнею вимикача і керуючим елементом, при якому можлива зміна його комутаційного стану. Основною характеристикою щелевогоі кільцевого вимикачів є ширина щілини і внутрішній діаметр кільця цих вимикачів відповідно.
До точносних характеристиками безконтактних шляхових вимикачів відносяться основна похибка, додаткові похибки від зміни навколишньої температури і зміни напруги харчування, а також максимальна сумарна похибка. До точносних характеристиками безконтактних шляхових вимикачів відносяться також диференціал ходу т. Е. Різницю між координатою точки спрацьовування безконтактного колійного вимикача і координатою точки його відключення при переміщенні керуючого елемента в зворотному напрямку.
Швидкодія (час спрацьовування) безконтактного колійного вимикача - це час між моментом встановлення координати спрацьовування і моментом досягнення сталого значення напруги на виході безконтактного колійного вимикача. Знаючи величину швидкодії безконтактного колійного вимикача, можна визначити динамічні похибки роботи безконтактних шляхових вимикачів при зміні швидкості переміщення керуючого елемента.
Електричні характеристики безконтактних шляхових вимикачів включають в себе необхідні параметри джерела живлення (електромережі) і навантажувальні характеристики. До параметрів мережі живлення відносяться: рід струму (постійний, змінний), напруга живлення і його допустимі відхилення, рівень пульсацій, споживана безконтактних колійним вимикачем потужність або струм, частота мережі (для змінного струму). Навантажувальні характеристики безконтактних шляхових вимикачів - це вид навантаження (реле, мікросхема або ін.). вихідна напруга, потужність або струм, споживаний навантаженням.
До показників надійності і довговічності безконтактних шляхових вимикачів в першу чергу відносяться: ймовірність безвідмовної роботи протягом певного терміну експлуатації або на певне число спрацьовувань і термін служби безконтактного колійного вимикача.
До найважливіших параметрів слід віднести також габаритні і настановні розміри безконтактних шляхових вимикачів.
Вимоги до безконтактних колійним вимикачів
До колійним вимикачів можуть бути пред'явлені вимоги високої частоти спрацьовування при великих швидкостях переміщення керуючих органів.
Технічні дані контактних шляхових вимикачів не завжди дозволяють задовольнити пред'явленим вимогам. Особливо це характерно для автоматизованого технологічного обладнання зі складним електроустаткуванням, що містить велику кількість контактних шляхових вимикачів. наприклад автоматичні верстатні лінії, підвісні штовхають конвеєри та інші розгалужені транспортні системи, ливарне і металургійне обладнання і т. д. Це також характерно для обладнання, що працює в напруженому режимі, з великим числом спрацьовувань в одиницю часу, наприклад для ковальсько-пресового устаткування.
У багатьох з наведених випадків при використанні контактних шляхових вимикачів неможливо забезпечити прийнятну надійність роботи автоматизованого технологічного обладнання і, крім того, ці вимикачі необхідно періодично замінювати на працюючому обладнанні через їх малого терміну служби за повним числу спрацьовувань.
Як правило, з використанням безконтактної технології шляхові вимикачі мають високу надійність, здатні працювати з великою частотою спрацьовувань і мають великий термін служби по повного числа спрацьовувань. Важливою перевагою безконтакні колійних вимикачів є те, що їх надійність (ймовірність безвідмовної роботи за якийсь певний період) практично не залежить від частоти спрацьовувань.
Підвищенню надійності обладнання при використанні безконтактних шляхових вимикачів сприяє також і те, що безконтактні шляхові вимикачі можуть включатися тільки тоді, коли в цьому є необхідність. У разі ж використання контактних шляхових вимикачів перемикання контактів відбувається при кожному натисканні кулачка незалежно від того, включені ці контакти в електричний ланцюг чи ні.
Певні вимоги до безконтактних колійним вимикачів обумовлені також умовами експлуатації.
Основними враховуються зовнішніми умовами, як правило, є змінюються напруга живлення і температура навколишнього середовища. У заданих межах зміни зовнішніх умов безконтактні шляхові вимикачі повинні зберігати працездатність і необхідної точності. На роботу безконтактних шляхових вимикачів не повинна надавати істотного впливу вологість навколишнього повітря, а також висота над рівнем моря в межах, прийнятих для колійних вимикачів.
Вимоги, що пред'являються зазвичай до безконтактним колійним вимикачів, - можливість займати будь-яке робоче положення в просторі і відсутність впливу матеріалу підстави, на якому вони встановлюються, і стикаються з корпусом безконтактного колійного вимикача металевих тел. На працездатності безконтактних шляхових вимикачів не повинні позначатися вібрації і ударні струсу, а також попадання масла, емульсії, води, пилу.
Найбільша частота спрацьовувань безконтактних шляхових вимикачів при використанні в якості навантаження електромагнітного реле може практично досягати 120 спрацьовувань в хвилину. Якщо в якості навантаження безконтактних шляхових вимикачів використовуються електронні пристрої, то частота спрацьовувань системи може бути значно вище.
Генераторні безконтактні торцеві вимикачі
Принцип дії генераторних безконтактних шляхових вимикачів заснований на зміні при зовнішньому впливі параметрів коливального контуру генератора. Таким мінливих параметром, що перетворює переміщення керуючого елемента в змінюється електричний сигнал, є зазвичай індуктивність або ємність коливального контуру або взаімоіндуктівность між котушками контуру. В індуктивних генераторних безконтактних шляхових вимикачів торцевого типу керуючий елемент, який представляє собою провідну пластину, вносить при наближенні обурення в високочастотне електромагнітне поле, створюване котушкою індуктивності контуру автогенератора.
При цьому в керуючому елементі наводяться вихрові струми. створюють власне електромагнітне поле. Електромагнітне поле вихрових струмів робить зворотний вплив на котушку перетворювача, викликаючи в ній зміни активного і реактивного опорів і, отже, зміна сигналу на виході автогенератора по частоті і по амплітуді від початкових значень, що відповідають значного видалення керуючого елемента, до значень цих параметрів, що відповідають такому положенню керуючого елемента, при якому відбувається стрибкоподібне зміна стану. порогового пристрою. Ця зміна вихідного сигналу автогенератора реєструється, в кінцевому рахунку, виконавчим елементом.
Вихідним сигналом автогенератора є коливання напруги частотою в декілька сотень кілогерц. На вихід порогового пристрою цей сигнал повинен надійти однополярним. Тому між генератором і граничним пристроєм включається випрямляч.
Безконтактні перемикачі щілинного типу БВК-24
Безконтактний шляховий перемикач БВК-24: а - загальний вигляд; б - схема електрична принципова
Якщо пелюстка знаходиться поза сердечника, то різниця напруги, індукованих в обмотках wп.с і wо.с, буде позитивною, транзистор VT1 закритий і генерація незатухаючих коливань в контурі wк - С3 (рис. 1, б) не виникає. При введенні пелюстки в щілину датчика зв'язок між котушками wк і wо.с послаблюється (тому пелюстка ще називають екраном), на базу транзистора VT1 подається негативна напруга і він відкривається. У контурі wк - С3 виникає генерація і з'являється змінний струм. який індукує ЕРС в котушці wп.с в ланцюзі бази транзистора. У ланцюзі бази транзистора VT1 відбувається детектування змінної складової струму бази. Транзистор відкривається, викликаючи спрацьовування реле К.
Для стабілізації роботи транзистора при коливаннях температури і напруги служить нелінійний дільник напруги, що складається з лінійного елемента - R1, напівпровідникового терморезистора R2 і діода VD2.
Похибка спрацьовування становить 1-1,3 мм. Напруга живлення перемикача БВК-24 становить 24 В.
Схема включення безконтактного вимикача БВК
Схема послідовного включення двох безконтактних вимикачів БВК
Схема паралельного включення двох безконтактних вимикачів БВК
Безконтакні вимикачі КВД
Безконтактні кінцеві вимикачі типу КВД призначені для комутації електричних ланцюгів управління і сигналізації при автоматизації різних систем. Електрична принципова схема включає в себе генератор і тригер на транзисторах. При введенні в робочий зазор металевої пластини відбувається зменшення коефіцієнта зворотного зв'язку, що викликає зрив генерації, тригер перекидається, і нормально закритий вихідний транзистор відкривається, що викликає спрацьовування реле або логічного елемента. Напруга харчування - 12 або 24 В
Перемикачі безконтактні торцеві БТБ
Всі перемикачі забезпечені схемами захисту від неправильної полярності напруги живлення і від перенапруг при відключенні індуктивного навантаження. Перемикачі БТП 103-24, БТП 211-24-01 і БТП 301-24 крім зазначених вище схем захисту забезпечені схемою захисту від перевантажень і коротких замикань в ланцюзі навантаження. Напруга харчування вимикачів БТБ - 24 В.