27. Исполнительные органы.
Электромагниты в составе электромагнитных клапанов как исполнительные механизмы применяются в схемах двухпозиционного регулирования, когда регулирующий орган может находиться только в двух конечных положениях, например «открыто» или «закрыто». Электромагниты выпускаются однофазные, трехфазные переменного тока и постоянного тока, длинноходовые и короткоходовые. Длинноходовые электромагниты (рис. 1,б) имеют якорь 1 стержневого типа, ход якоря 50... 150 мм.
Короткоходовые электромагниты (рис. 1, а) имеют наибольший ход в пределах 2.. .5 мм. Тяговые характеристики электромагнитов показаны на рис. (1,в, 1,г). Тяговое усилие уменьшается с увеличением зазора
Рис. 1. Схемы и характеристики электромагнитов
Электродвигатели как исполнительные механизмы автоматических систем
Общие характеристики. Конструктивно электродвигательные механизмы обычно выполняются с вращательным движением выходного вала и реже с поступательным перемещением выходного штока. Однооборотные исполнительные механизмы с углом поворота выходного вала 120°.. 270° используются в приводе таких регулирующих органов: упоров, заслонок, кранов, шиберов. Многооборотные электродвигательные механизмы применяются для привода запорных вентилей, дросселей, задвижек, перекладчиков, сбрасывателей. Выходной вал, кроме вращательного, при помощи устройства гайка-винт может обеспечить поступательное движение, например, для привода сбрасывателя. У постоянно вращающихся исполнительных механизмов крутящий момент от вала электродвигателя к регулирующему органу передается через электромагнитные муфты, редукторы и другие преобразователи.
Двухфазные асинхронные электродвигатели. Двухфазные асинхронные электродвигатели нашли применение в АСР и маломощных следящих системах приборного типа. Они входят в комплект некоторых автоматических потенциометров и мостов, бытовой техники.
Однооборотные исполнительные механизмы (ИМ). На базе двухфазных, трехфазных, асинхронных электродвигателей строится широкий класс однооборотных исполнительных механизмов типа МЭО на 220 В, на 380 В и др. Используются они для привода задвижек, заслонок, шиберов, сбрасывателей. В частности, исполнительный механизм МЭО (рис. 3) представляет собой асинхронный двухфазный электродвигатель М, который через редуктор Р приводит во вращение регулирующий орган РО кривошипного типа, воздействующий на объект управления. На противоположном валу ротора установлен кулачок К, воздействующий при крайних положениях регулирующего органа на концевые выключатели S2, S3, отключая двигатель М. Показывающий и сигнализирующий прибор ПСТ указывает положение регулирующего органа РО. Прибор ПСГ включен с потенциометром R3, движок которого кинематически связан с ротором
двигателя М. Величина угла поворота, при котором срабатывают конечные выключатели S2, S3, задается соответствующей установкой кулачка К. Включение, реверсирование и отключение двигателя М осуществляется ключом S1 автоматического или ручного устройства управления. Сопротивления R1, R2 уменьшают выбег двигателя при его остановке.
Электрические исполнительные механизмы с электродвигателями постоянного тока. Электродвигатель постоянного тока имеет преимущества перед другими типами электроприводов по величине диапазона плавного регулирования скорости и больших пусковых моментах. Особенно целесообразно использовать эти электродвигатели для объектов, где нагрузка имеет ударный или толчкообразный характер и где необходим широкий диапазон плавного регулирования скорости. Двигатели имеют достаточно высокое быстродействие, высокий КПД. Это и обусловило широкое применение электродвигателей постоянного тока с комплектными тиристорными преобразователями в системах регулирования подачи шпалорезных установок, лесопильных рам, деревообрабатывающих станков.
Рис. 3. Однооборотный исполнительный механизм
Электродвигатели постоянного тока классифицируются на двигатели с электромагнитным возбуждением и с возбуждением от постоянных магнитов.
Шаговые двигатели бывают с кинематической связью между ротором и статором (храповые устройства), они имеют невысокое быстродействие и малый срок службы, применяются редко.
ШД с электромагнитной связью между ротором и статором (синхронные электродвигатели). Эти ШД относятся к системам частотного регулирования синхронного электродвигателя с широким диапазоном изменения скорости. В ШД обмотки возбуждаются, питаются прямоугольными или ступенчатыми импульсами напряжения с изменяющейся частотой, что обеспечивает дискретное вращение электромагнитного поля и вращение ротора в виде дискретной последовательности элементарных угловых перемещений.
ШД с электронным коммутатором осуществляет преобразование унитарного кода управления в угол поворота вала, каждому импульсу управления соответствует поворот вала на фиксированный угол. Скорость вращения и суммарный угол поворота вала пропорциональны соответственно частоте и числу импульсов управления.