40. Электромагнитные исполнительные элементы классификация, характеристики назначение.

Электромагнитные исполнительные элементы в системах автоматики применяются в качестве приводов РО (клапанов, заслонок и т.п.), гидрораспределителей, подвижных элементов объектов – тормозов, стрелок и др., а также в качестве управляемых муфт.

Электромагнитные приводы (электромагниты) могут быть переменного (одно- и трехфазные) и постоянного тока.

Основные характеристики электромагнитов (ЭМ):

1)Ход якоря (рабочего органа);2)Тяговая характеристика – зависимость усилия тяги от перемещения якоря (сердечника); 3)Время срабатывания.

В зависимости от хода якоря различают короткоходовые и длинноходовые электромагниты (рис. 6.3).

Рабочий ход короткоходовых ЭМ составляет 1–3 мм, а длинноходовых (соленоидов) – 100–200 мм. Тяговое усилие F_T короткоходового ЭМ с ростом зазора δ между якорем и сердечником (см. рис. 6.3, б) уменьшается, а с ростом тока управления I_у в обмотке возрастает.

В длинноходовых ЭМ магнитопровод имеет цилиндрическую форму, подвижным элементом магнитной системы является сердечник.

Выбираемая конструкция ЭМ и его характеристики должны соответствовать требуемым значениям тягового усилия и хода рабочего органа.

Электромагнитные муфты (ЭММ) применяются в системах электропривода и автоматики для соединения и разъединения валов ведущего и ведомого без остановки ведущего вала. Управление муфтой осуществляется по команде «включить/выключить» управляющего устройства системы. Таким образом реализуется управляемая механическая связь между приводом и рабочим механизмом. Муфта должна обеспечивать передачу требуемой мощности, обладать перегрузочной способностью и определенным быстродействием.

ЭММ по принципу действия разделяются на муфты трения и муфты скольжения. В свою очередь по конструктивному исполнению муфты трения разделяются на муфты сухого и вязкого трения (рис. 6.4).

В ЭММ сухого трения при подаче тока управления I_у в обмотку возбуждения возникает магнитное поле, под действием которого якорь притягивается к индуктору, и через диск трения происходит передача мощности от привода к нагрузке. При постоянной скорости привода cкорость вращения ведомого вала (нагрузки) ω_B принимает следующие значения:

Рис. 6.3. Электромагниты короткоходовые (а), длинноходовые (в) и тяговые характеристики (б)

(6.6)

В ЭММ вязкого трения (ферромагнитной муфте) появление сигнала управления Uy вызывает намагничивание ферромагнитного порошка, образуя тем самым сцепляющий слой ведущего (индуктора с порошковой камерой) и ведомого (металлический диск на ведомом валу) элементов муфты. Принцип управления ферромагнитной муфтой определяется выражением (6.6).

В ЭММ трения величина передаваемого крутящего момента возрастает с ростом магнитного потока (тока I_у).

Электромагнитная муфта скольжения (ЭМС) состоит из ведущей части – индуктора и ведомой части – короткозамкнутого ротора (рис. 6.5).

При подаче тока I_у в обмотку индуктора возникает вращающееся магнитное поле, под действием которого на валу ротора появляется крутящий момент. Уравнение механической характеристики ЭМС имеет вид: _В = _П – К(I_у)М²,

где К(I_у) – коэффициент, являющийся, некоторой функцией тока управления; М – крутящий момент на валу ротора.

Рис. 6.4. Электромагнитные муфты сухого (а) и вязкого (б) трения: 1 – контактные кольца; 2 – щетки токоподводящие; 3 – диск, покрытый материалом с высоким коэффициентом трения; 4 – пружина; 5 – шпонка

Для рабочих механизмов малой мощности ЭМС могут также использоваться для плавного регулирования частоты вращения в диапазоне 1:8 при нагрузке 2-20 Нм.

Рис. 6.5. Конструктивная схема (а) и механические характеристики (б) ЭМС