Главная | Обратная связь

Електричні двигуни і електромагнітні виконавчі елементи

ВИКОНАВЧІ ЕЛЕМЕНТИ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ

План.

1. Класифікація виконавчих елементів

2. Електричні електродвигунні і електромагнітні виконавчі елементи.

3. Електромагнітні реле

4. Крокові шукачі [1,c.111-112]

 

Виконавчі елементи — це кінцеві ланки автоматичних керуючих пристроїв. Вони безпосередньо діють на керова­ний об'єкт і змінюють керовану величину в заданому на­прямі. Виконавчі елементи приводять у рух регулю­вальні органи (засувки, крани, реостати тощо). Залежно від виду енергії, що використовується для приведення в дію виконавчого елемента, їх поділяють на електричні, гідравлічні і пневматичні. У схемах електроавтоматики в основному використовують електричні виконавчі еле­менти: електродвигуни постійного і змінного струму, елект­ромагніти різних конструкцій, електромагнітні муфти тощо.

Часто підсилювальні і виконавчі елементи об’єднуються в одне ціле і являють собою єдиний пристрій.

Основні показниками, що характеризують регулювальні властивості виконавчих елементів, є коефіцієнт підсилення за потужністю, підсилення на виході елемента, лінійне і кутове переміщення, швидкість обертання і т.п.

Вимоги до виконавчих елементів: потужність на виході повинна бути достатньою для переміщення регулюючого органу з заданою швидкістю, переміщення виконавчого елементу на виході зобов’язано забезпечувати відповідне переміщення регулюючого органу, залежність вихідної величини виконавчого елементу від вхідної за можливістю повинна бути лінійною.

 

Електричні двигуни і електромагнітні виконавчі елементи

Електричні двигуни використовують для регульованого й нерегульованого приводів. Для нерегульованого приводе електродвигуни мають приблизно постійну частоту обер­тання при зміні навантаження і дають можливість змі­нювати напрям обертання (здійснювати реверсування). Електродвигуни для регульованого привода повинні плавно й швидко пускатися і гальмуватися, змінювати напрям обертання, у широкому діапазоні змінювати частоту обер­тання.

В залежності від типу регулюючого органу розрізняють однообертові, багатообертові і постійнообертові електродвигунні виконавчі механізми.

Однообертові виконавчі механізми з кутом повороту вихідного валу 120-270 застосовують зазвичай в приводі таких регулюючих органів, як заслінки, крани та ін.

Багатообертові виконавчі механізми використовують для переміщення регулюючих органів в формі запорних вентилів, дроселів і засувок. Вихідний вал у них може здійснювати велику кількість обертів і одночасно поступально переміщувати регулюючі органи.

У постійнообертових виконавчих механізмів крутний момент від валу двигуна до регулюючого органу передається зазвичай через електромагнітні муфти.

На рис.1 приведена блок-схема електродвигунного виконавчого механізму.

 

 

Рис.1 . Блок-схема електродвигунного виконавчого механізму

Вхідний сигнал U_вхчерез підсилювач У поступає на двигун М, який через редуктор Ред переміщує регулюючий орган РО. Для покращення якості регулювання застосовуються зворотні зв’язки ЗЗ за швидкістю обертання або за положенням регулюючого органу. За допомогою пристрою дистанційного керування ДК оператор може діяти на регулюючий орган, контролючи положення за приладом П, а за несправності ДК – штурвалом ручного керування РК. Переміщення РО обмежується кінцевими вимикачами КВ.

Основними характеристиками електродвигунного виконачого механізму є номінальний момент М на вихідному валу і час повного обороту вихідного валу Т_В. Потужність двигуна Р (Вт), необхідна для забезпечення заданого часу і моменту, вибирається за формулою

,

де М – момент на вихідному валу виконавчого механізму;

Т_В – час повного обороту вихідного валу;

η - ККД редуктора.

Зазвичай пусковий момент вибирають в 2-2,5 рази більшим номінального. Максимальний крутний момент у виконавчих механізмів лежить в межах від 10 до 10⁴ Н·м при кількості робочих обертів від 0,5 до 30, а зусилля – від 1000 до 5·10⁴ Н прр поступальному русі від 25 до 750 мм. Чим вище момент або зусилля, тим більший час Т_В (він може складати від 1 до 1000 с.

Електричними виконавчими механізмами керують за допомогою контактних і безконтактних елементів.

Контактне керування використовують для механізмів з постійною швидкістю переміщення робочих органів. При безконтактному керуванні застосовують електронні підсилювачі, від яких поступають сигнали на реверс двигунів і змінюють швидкості їх обертання.

 

Електромагнітні соленоїдні виконавчі механізми порівняно з електродвигун ними мають невелику потужність, але при цьому відрізняються простотою конструкції, нескладними схемами керування, невеликими розмірами і масою, значно меншою вартістю і високою надійністю. Характерною особливістю електромагнітних соленоїдних виконавчих механізмів є те, що вони можуть бути застосовані лише в схемах двопозиційного керування, тобто коли регулюючий орган може знаходитися лише в двох кінцевих положеннях («відкрито» або «закрито»).

Електромагнітні муфти, які застосовуються в автоматиці в якості виконавчих елементів, дозволяють підвищити швидкодію системи. До цих муфт звертаються, коли необхідно регулювати швидкість виконавчого механізму, реверсувати його або вимикати вихідний вал, не зупиняючи електродвигун. Вмикають муфти між електродвигуном і регулюючим органом механізму.

Принцип дії муфт базується на взаємодії струму і магнітного потоку або сил тертя, які створюються під дією електромагнітного приводу. Електромаг­нітна муфта складається з двох півмуфт. На ведучому валу закріплюють півмуфту з обмоткою електромагніту, струм до якої підводиться через контактні кільця і щітки. На веденому валу розміщують другу півмуфту, яка може ковзати вздовж вала. Якщо по обмотці електромагніту проходить струм, утворюється магнітне поле, яке притя­гує другу півмуфту, притискуючи її до першої. Завдяки значній силі тертя між поверхнями півмуфт момент веду­чого вала передається на ведений, який починає оберта­тися як одне ціле з ведучим валом.