Загальні характеристики виконавчих елементів - студопедія
Класифікація виконавчих елементів
Виконавчі ЕЛЕМЕНТИ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ
Пристрій захисного відключення (УЗО)
Виконавчі пристрої-електромагніти з втяжні і поворотним якорями, електромагнітні муфти, а також електродвигуни, що відносяться до електромеханічних виконавчим елементам автоматичних пристроїв.
Електромагніти перетворюють електричний сигнал в механічне рух; їх застосовують для переміщення робочих органів, наприклад клапанів, вентилів, золотників і т. п.
Електромагнітні муфти використовуються в електроприводах і пристроях управління для швидкого включення і виключення приводиться механізму, а також для його реверсу, тобто зміни напрямку руху керованого пристрою.
У деяких випадках електромагнітні муфти застосовують для регулювання швидкості і обмеження переданого моменту.
Електродвигун - це пристрій, що забезпечує перетворення електричної енергії в механічну і долає при цьому значне механічне опір з боку переміщуються пристроїв. Одним з головних вимог, що пред'являються до електродвигунів, є їх здатність розвивати необхідну механічну потужність. Крім того, електродвигун повинен забезпечувати реверс, а також рух об'єкта з заданими швидкостями і прискореннями.
Найбільш широко в якості електромеханічних виконавчих елементів застосовують електродвигуни постійного і змінного струму.
Виконавчі елементи (ІЕ) систем автоматики призначені для створення керуючого впливу на регулюючий орган (РО) об'єкта управління (ОУ). При цьому змінюється положення або стан РВ, що призводить в кінцевому підсумку до зміни положення або стану ОУ відповідно до алгоритму управління.
Один з варіантів класифікації виконавчих елементів САУ представлений на рис. 14.1.
Ще одним варіантом ІЕ є стежить привід, який відтворює на виході заданий на вході переміщення, але з великим механічним зусиллям, тобто момент або сила на виході його істотно більше, ніж на вході. Стежить привід широко застосовується в автоматичних маніпуляторах (роботах), верстатах з числовим програмним управлінням (ЧПУ), для управління прокатними станами, антенами радіолокаторів, в космічної та ракетної техніки і т. Д.
Виконавчий елемент - функціональний елемент системи автоматичного управління, що здійснює вплив на об'єкт управління шляхом зміни потоку енергії і потоку матеріалів, що надходять на об'єкт. Виконавчі елементи в основному бувають двох типів:
з механічним двигуном (зокрема, сервомотор, серводвигун або сервопривід), в цьому випадку виконавчий елемент виробляє механічне переміщення регулюючого органу;
з електричним виходом, в цьому випадку вплив, безпосередньо прикладається до об'єкта регулювання, має електричну природу.
Наприклад, в регуляторі напруги генератора постійного струму регулюючим впливом є напруга збудження, що отримується від підсилювача.
Залежно від характеру об'єкта і виду допоміжної енергії, яка застосовується в системі автоматичного управління, роль виконавчих елементів виконують найрізноманітніші конструктивні елементи: електронні, електромашинні, магнітні або напівпровідникові підсилювачі, реле, пневматичні або гідравлічні сервомотори і ін.
Динамічні характеристики виконавчих елементів з механічним виходом відрізняються значно більшою інерційністю, ніж елементи з електричним виходом. Часто виконавчі елементи другого типу служать приводом виконавчих елементів першого типу.
Сервоелектродвігателі, що застосовуються в якості виконавчих елементів з механічним виходом, відрізняються спеціальним виконанням, забезпечує знижену інерційність (подовженим ротором малого діаметра, порожнистим ротором). Значно меншу інерційність при тій же потужності мають гідравлічні і пневматичні серводвігателі.
Вимоги до виконавчих елементів визначаються характеристиками об'єкта регулювання і необхідною якістю процесу регулювання.
Виконавчий механізм (сервопривід) - виконавчий елемент з механічним виходом. Виконавчі механізми класифікуються за призначенням і типом керованих елементів, виду здійснюваних переміщень, роду застосовуваної енергії.
Виконавчі механізми призначаються для приводу:
елементів, що регулюють потоки енергії, рідини, газу, сипких і переміщуються твердих тіл (реостатов, клапанів, засувок і заслінок, напрямних апаратів турбін і насосів, шлагбаумів та інших пристроїв);
елементів стежать систем (копіювальних верстатів, маніпуляторів, автокомпенсаціонних, що регулюють і інших пристроїв);
рульових пристроїв транспортних об'єктів;
особливих елементів систем управління (противаг в вантажопідйомних спорудах, затискних автоматичних пристроїв і т.п.).
До числа контрольних елементів виконавчих механізмів відносяться:
механізм зворотного зв'язку, що визначає характеристику регулятора або забезпечує передачу сигналу на дистанційний покажчик положення виконавчого механізму;
кінцеві або шляхові вимикачі, які зупиняють виконавчий механізм в крайніх, а іноді і проміжних положеннях (наприклад, трьохпозиційний виконавчий механізм), і кінцеві вимикачі, в деяких випадках виконують сигнальні функції;
вимірювач крутного моменту на вихідний осі виконавчого механізму, що забезпечує вимикання двигуна або його прослизання в спеціальній муфті після досягнення гранично допустимого моменту, що необхідно для отримання запірного або затискного дії виконавчо механізму або запобігання його від аварій в разі потрапляння під керований пристрій сторонніх предметів;
гальмівний пристрій при швидкохідних двигунах для боротьби з інерцією в момент зупинки;
засувка з вимикачем головного соленоїда і спускное розчіплювати пристрій у виконавчому механізмі з соленоїдами великої потужності.
У більшості електричних виконавчих механізмів потужність електродвигунів 10. 1000 Вт. Пневматичні виконавчі механізми працюють при тисках до 0,6 МПа, а гідравлічні - до 3 МПа. У деяких випадках потужність виконавчих механізмів досягає десятків кіловат, а тиск - 10 МПа. Виконавчі механізми зазвичай розвивають на вихідному валу крутний момент від 1 до 100 Н • м при числі робочих оборотів від 0,25 до 30 с -1 або зусилля від 100 до 5000 Н при ході від 25 до 750 мм.
У приладах точної механіки застосовують виконавчі механізми з меншими обертаючими моментами і переставляти зусиллями. Час перестановки пристрою керованого виконавчого механізму з одного крайнього положення в інше зазвичай знаходиться в межах 5. 120 с. Час перестановки більше 120 з можна збільшити за допомогою регуляторів переривчастого (крокової) дії, щоб не ускладнювати надмірно редуктор. Час перестановки соленоїдних, а також дозуючих і аварійних виконавчих механізмів доходить до часткою секунд.
Виконавчий механізм електричний - виконавчий механізм, в якому переміщення регулюючого органу проводиться за рахунок електричної енергії. Електричні виконавчі механізми бувають двох основних типів:
з приводом від електродвигуна (найбільш широко поширені в схемах загально автоматики);
з приводом від електромагніту (зазвичай соленоїда).
В електричних виконавчих механізмах застосовуються асинхронні двигуни. Для виконавчих пристроїв малої потужності - двофазні з короткозамкненим або порожнистим ротором, для більш потужних - трифазні з короткозамкненим або масивним ротором. Для зменшення вибігу двигуна і поліпшення якості регулювання використовується електричне гальмування або електромагнітні гальма, які накладаються при знятті з двигуна напруги харчування.
Управління електричним виконавчим механізмом за допомогою відповідних зворотних зв'язків можна побудувати так, щоб переміщення регулюючого органу або швидкість його руху змінювалися пропорційно сигналу управління.
Конструктивно електродвигунні виконавчі механізми виконуються, як правило, з обертовим рухом вихідного валу і рідше з поступальним переміщенням вихідного штока. У системах загально автоматики для приводу заслінок, кранів, шиберів та інших пристроїв найбільш часто застосовуються однооборотние електричні виконавчі механізми, в яких поворот вихідного вала становить 120. 170 °. За допомогою багатооборотних електричних виконавчих механізмів зазвичай переміщаються такі регулюючі органи, як запірні вентилі і засувки.