8. СРАВНЕНИЕ СХЕМ
В настоящее время промышленность выпускает много разнообразной аппаратуры, что дает возможность успешно решать одну и ту же техническую задачу с помощью различных средств. Нередко из-за затруднений с получением какого-либо прибора его заменяют другим прибором сходного назначения. Такая замена в ряде случаев вполне допустима и иногда даже предпочтительна, но нельзя механически один прибор заменять другим, без внесения соответствующих изменений в проект. Покажем это на одном примере.
На рис. 13 представлена схема, работающая точно по тем же условиям действия, что и схема на рис. 10, но в ней использованы не поплавковые реле типа РМ-51, а реле искробезопасного контроля сопротивления типа ИКС-2Н.
Реле типа ИКС-2Н предназначено для контроля уровней РУДЫ, угля, пульпы, воды и других электропроводных сред в бункерах, резервуарах, баках и тому подобных емкостях. Действие реле поясняет упрощенная принципиальная схема (рис. 13, а). Когда вода (или другая среда), заполняя бак, достигает электрода Э, замыкается цепь очень чувствительного реле Р1. Срабатывая, оно включает многоконтактный повторитель — реле Р2, контакты которого используются в цепях управления и сигнализации. Таким образом, происходит своеобразное усиление: контакт реле Р1 рассчитан на очень небольшой ток при сравнительно низком напряжении, а контакты реле Р2 могут работать в цепях напряжением до 380 В переменного тока при сипе тока до 5 А и имеют коммутационную способность 500 В • А
В комплект реле ИКС-2Н входят релейный усилитель и два электродных датчика ДУ (рис. 13,6). К датчику приваривают погружаемую в емкость трубу такой длины, чтобы нижний ее конец находился на заданном уровне.
В пластмассовом корпусе релейного усилителя размерами 182 х 152 х 135 мм (высота х ширина х глубина) размещены понижающий трансформатор Тр, чувствительное реле Р1 (на рис. 13 оно обозначено Pl/У), его многоконтактный повторитель Р2, выпрямители В1 и В2 (реле имеют катушки постоянно-
Рис. 13. Управление электродвигателем насоса и сигнализация. Для контроля уровней использованы реле искробезопасного контроля сопротивления типа ИКС-2Н.
я — принцип действия реле ИКС-2Н; б — датчик типа ДУ; е — принципиальная схема управления и сигнализации; 1 — крышка; 2— корпус; 3 — охранное кольцо; 4 — электрод; 5 — труба; б — сальник для ввода кабеля. Размер I определяется значением контролируемого уровня.
На схеме не показаны элементы, обеспечивающие искробезопасность в цепи электродов, экранирующая обмотка трансформатора Тр, а также свободные контакты реле Р2.
В пластмассовом корпусе релейного усилителя размерами 182 х 152 х 135 мм (высота х ширина х глубина) размещены понижающий трансформатор Тр, чувствительное реле Р1 (на рис. 13 оно обозначено Pl/У), его многоконтактный повторитель Р2, выпрямители В1 и В2 (реле имеют катушки постоянного тока), переключатели П1 и /72, резистор г, а также элементы, обеспечивающие искробезопасность в цепи электродов (не показаны), что необходимо при контроле уровней угля и других взрывоопасных сред. Положения, в которые устанавливают при настройке переключатели, определяются электропроводностью контролируемой среды - чем электропроводность ниже, тем выше напряжение, подаваемое на электрод. При измерении уровня воды на электроды подают с помощью переключателя П1 12 или 36 В, а переключателем П2 включают резистор г, шунтирующий катушку реле Р1.
В нашем примере (рис. 13, в) использованы два реле: ИКС-2Н № 1 и 2. Реле № 1 контролирует уровни на отметках НУ и ВУ и управляет электродвигателем. Реле № 2, контролирующее уровни на отметках НАУ и НУ, служит для сигнализации о недопустимом снижении уровня.
Наша задача состоит в том, чтобы сравнить схемы рис. 10 и 13. Поэтому удобно в обеих схемах пользоваться одинаковыми позиционными обозначениями. Исходя из этого, реле Р1 (переключающие контакты в зависимости от уровня) надо назвать У и АУ для ИКС-2Н № 1 и 2 соответственно. Их повторители (реле Р2 по заводским схемам) следует назвать У/ и АУ1. На рис. 13, в приведены оба обозначения, например Р2/АУ1. Внутренние соединения релейных усилителей на рис. 13, в показаны на цветном фоне, а выводы для присоединения проводов обозначены перенумерованными жирными точками. Электроды для удобства описания схем обозначены Э1-Э4.
Рассмотрим схему, иллюстрируя ее работу диаграммой взаимодействия (рис. 14), которая построена так же, как строилась диаграмма на рис. 11.
В исходном положении бак пуст, рубильник Р8 отключен, на схему сигнализации (см. рис. 10,6) питание подано. Реле Pl/У, Р1/АУ, Р2/У1, Р2/АУ1 и магнитный пускатель МП отпущены. Лампа ЛH погашена, лампа ЛА горит, звонок звенит. Нажимая кнопку К (точка /)*, отключают звонок (2)*. Лампа Л А продолжает гореть, указывая на то, что бак пуст. Звонок и кнопка показаны на рис. 10,6.
Рис. 14. Временная диаграмма взаимодействия к схеме по рис. 13.
I — исходное положение; II — первое включение и автоматическое регулирование уровня в заданных пределах; ///-аварийное
Включая рубильник Р8 (3), подают питание на схему управления. При этом срабатывает магнитный пускатель МП (4), включает лампу ЛН (5) и электродвигатель насоса (б): начинается заполнение бака (7). Вода, заполняя бак, сначала достигает отметки НАУ (8), но при этом ничего не происходит, так как электрод ЭЗ присоединен к катушке реле Р1/АУ через контакт Р2/АУ1, который пока еще разомкнут. Затем вода достигает отметки НУ (9): через электрод Э4 включается реле Р1/АУ (10) и включает реле Р2/АУ1 (11). Реле Р2/АУ1 отключает лампу Л А (12) и присоединяет катушку Р1/АУ к электроду ЭЗ, благодаря чему Р1/АУ не отпустит до тех пор. пока уровень воды не снизится до отметки НАУ (подробнее см. ниже).
При достижении отметки ВУ (13) через электрод Э2 включается реле Р1/У (14) и включает Р2/У1 (15). Реле Р2/У1 присоединяет PI/У к электроду Э1 и отключает магнитный пускатель МП (16): гаснет лампа ЛН ((7), электродвигатель останавливается (18), заполнение бака прекращается (19).
При снижении уровня до отметки ВУ (20) ничего не изменяется, так как реле Pl/У продолжает получать питание через электрод Э1, но когда уровень, снижаясь, достигнет отметки НУ (21), реле Pl/У отпустит (22) и отключит Р2/У1 (23). Снова включаются магнитный пускатель (24), лампа ЛН (25), электродвигатель насоса (26): начинается заполнение бака (27). Далее все повторяется, причем уровень, снижаясь, не достигает отметки НАУ. Иными словами, заданный уровень в пределах НУ—ВУ поддерживается автоматически.
Правая часть диаграммы иллюстрирует явления, происходящие при снижении уровня по любой причине до аварийного значения. На отметке НАУ (28) отпускает реле Р1/АУ (29) и отключает реле Р2/АУ1 (30), которое включает лампу ЛА (31) и звонок (32). Звонок отключают кнопкой (33).
Анализируя схему рис. 14 так же подробно, как в § 7 сделано при анализе схемы рис. 10, легко убедиться в том, что схема рис. 14 успешно решает те же задачи. Сомнения могут вызывать лишь три обстоятельства: а) почему вывод вторичной обмотки трансформатора Тр, питающего реле Р2, не заземлен; б) почему цепи, присоединенные ко вторичным обмоткам трансформатора, не защищены предохранителями; в) для чего электроды снабжены охранными кольцами?
Ответы на эти вопросы можно найти в Инструкции по монтажу и эксплуатации, прилагаемой заводом-изготовителем к изделию.
а) Изоляция трансформатора между обмотками высшего и низшего напряжений, а также между каждой из обмоток и сердечником испытывается напряжением 2000 В переменного тока 50 Гц в течение 1 мин. Следовательно, трансформатор имеет очень хорошую изоляцию, находится внутри прибора и может рассматриваться как разделяющий (см. § 7). Вывод вторичной обмотки разделяющего трансформатора не заземляют.
б) В цепи обмотки, питающей реле Р2, к. з. исключено — все соединения выполнены внутри прибора, соединительные проводники короткие и залиты эпоксидной смолой. Цепи другой обмотки, к которой присоединены электроды, защищать не надо, так как сама обмотка обладает сопротивлением более 20000 Ом, а реле Р1 и резистор г находятся внутри прибора. Что же касается внешних проводников, го соединение между корпусом бака и электродом — это не короткое замыкание. Соединение между корпусом бака и охранным кольцом исключается конструкцией датчика, выводные концы которого закрыты крышкой с резиновым уплотнением.
в) Реле типа ИКС-2Н чрезвычайно чувствительно, и без охранного кольца оно могло бы ложно сработать от тока утечки с электрода на землю, например по слою пыли на изоляторах. Охранное кольцо исключает ложные срабатывания благодаря тому, что оно присоединено к выпрямителю BJ, минуя катушку реле Р1, и, следовательно, потенциал охранного кольца предотвращает путь токам утечки с электрода на землю.
