3. Охарактеризуйте исполнительные элементы с электрическим выходом, дроссели насыщения

Исполнительные элементы — устройства, которые непосредственно или через регулирующий орган воздействуют на объект регулирования, изменяя регулируемую величину в нужном направлении. Исполнительные элементы бывают двух видов:

1) с электрическим выходом, когда воздействие, непосредственно прикладываемое к объекту, имеет электрическую природу;

2) с механическим выходом, когда это воздействие имеет механическую природу.

Исполнительные элементы могут быть электронными, электромагнитными, ионными, электромашинными, гидравлическими и др. Основные требования к исполнительным элементам: высокая надежность в работе, широкий диапазон .изменения регулируемой величины, малая инерционность.

Дроссели насыщения по устройству и принципу действия аналогичны магнитным усилителям. При использовании дросселей насыщения в качестве исполнительных элементов стабилизаторов тока, рабочие обмотки дросселей включаются последовательно с потребителем (рис. 48). Ток нагрузки, проходя по рабочей обмотке, создает в ней падение напряжения U_др. Соотношение между величинами U_1, U_др, U_н для подобной схемы имеет вид:

U_{1 =} U_др+U_н

Следовательно, изменяя величину U_др за счет изменения тока подмагничивания Iо, можно поддерживать напряжение U_н одинаковой величины. Простые схемы дросселей насыщения имеют относительно небольшой диапазон изменения индуктивного сопротивления рабочей обмотки при значительных изменениях тока управления. Для улучшения регулирующих свойств применяют положительную обратную связь, которая может быть как внешней, так и внутренней.

Рис. 48

3. Охарактеризуйте исполнительные элементы с механическим выходом, электродвигатели постоянного тока

Исполнительные элементы с механическим выходом при­меняются для включения и отключения отдельных электри­ческих, механических и других целей, сцепления и расцепле­ния вращающихся валов, открывания и закрывания клапа­нов, вентилей, плавного поворота или перемещения различ­ных частей механизмов и узлов.

Электромагнитные исполнительные механизмы с механи­ческим выходом представляют собой электромагниты различ­ных конструкций, например, контакторы, электромагнитные вентили и другие.

К исполнительным элементам с механическим выходом относятся электродвигатели. Они могут быть разделены на две группы: с регулируемым и нерегулируемым приводом. Электродвигатели первой группы должны быстро и плавно запускаться, тормозиться, изменять направление вращения, иметь широкий диапазон регулирования скорости. Электродвигатели второй группы должны иметь постоянную скорость вращения и в случае необходимости изменять направление вращения (реверсироваться).

Основные характеристики электродвигателя: пусковой и вращающий момент, мощность, регулировочные способности, диапазон регулирования скорости, номинальное значение управляющего сигнала, постоянная времени.

Электродвигатели постоянного тока по своему устройству не отличаются от обычных электродвигателей постоянного тока малой мощности. Большинство из них имеет две обмотки: обмотку возбуждения, расположенную на статоре, и обмотку управления, расположенную на якоре. В зависимости от возбуждения различают электродвигатели с независимым возбуждением, параллельным, последовательным и смешанным.

Ограничение пускового тока осуществляется включением в цепь якоря дополнительных сопротивлений. Такой метод применяется для электродвигателей малой и средней мощности, где пусковой ток больше номинального в 10—20 раз. Величина дополнительного сопротивления должна быть такой, чтобы пусковой ток был больше номинального не более, чем в 2—4 раза. Так как при увеличении частоты вращения якоря величина ЭДС увеличивается, а ток якоря уменьшается, необходимо постепенно уменьшать величину пускового дополнительного сопротивления. Процесс уменьшения сопротивления может осуществляться вручную и автоматически.. При пуске электродвигателей малой мощности, как правило, пусковое сопротивление не используется, потому что время разгона якоря до номинальной скорости невелико, и увеличение тока якоря будет весьма кратковременным, что не отразится на работе электродвигателя.

Регулировочные характеристики представляют собой зависимость частоты вращения электродвигателя от величины управляющего напряжения при постоянном вращающем моменте. Частоту вращения электродвигателя можно регулировать разными способами: изменением магнитного потока Ф; изменением сопротивления в цели якоря или напряжения литания. Наибольшее распространение получил первый способ. Второй способ, предусматривающий изменение сопротивления в цепи якоря, вследствие своей не экономичности и ухудшения условий охлаждения, используется только у маломощных двигателей, для которых указанные факторы малозначительны. Регулирование числа оборотов двигателя путем изменения, подводимого к нему напряжения сети требует применения особых регуляторов, рассчитанных на полную мощность, потребляемую двигателем, поэтому такой способ находит применение только в отдельных случаях.

Семейство регулировочных характеристик приведено на рис. 51 (а — изменении сопротивления в цепи якоря, б — при изменении магнитного потока возбуждения). Обозначения:

γ=n/nо (относительная частота вращения);

α=Uy/Uв (коэффициент сигнала);

m=Мв/Мво (относительное значение момента вращения);

Электродвигатели переменного тока находят более широкое применение в автоматических системах киноустановок, чем электродвигатель постоянного тока. При этом часто применяются асинхронные электродвигатели, благодаря своему незначительному моменту инерции, малому моменту трения, удобству регулирования и реверсирования, простоте управляющего сигнала и др.

Асинхронные электродвигатели могут быть однофазными, трёхфазными и двухфазными, с короткозамкнутым или полым ротором. Электродвигатели с полым немагнитным ротором имеют мощность от десятых долей до нескольких сот Вт при частоте вращения 1500—30000 об/мин.