Электрические исполнительные устройства. Принципиальная схема управления электродвигателями двух бетономешалок при помощи реле и магнитных пускателей

Министерство высшего и профессионального образования РФ

Волжский инженерно-строительный институт

Волгоградской государственной архитектурно-строительной академии

Контрольная   работа

по дисциплине

«ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ МАШИН И РОБОТОТЕХНИКИ»

Вариант №4

Выполнил: студент 

СДМ-2-00-УЗ 

Османов  В.В

      З/к  2224

Проверил: преподаватель

   Назаренко Вячеслав Алексеевич

Волжский  2003

ЗАДАНИЕ 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Исполнительные механизмы предназначены для (непосред­ственного или через регулирующий орган) воздействия на регули­руемый процесс. К исполнительным устройствам предъявляются следующие основные требования: высокая надежность; отработка управляю­щего сигнала с заданной точностью; максимальное быстродействие достаточная выходная мощность; максимальный коэффициент полезного дей­ствия; минимальная стоимость; минимальные размеры и масса.

Устройства, преобразующие изменение тока, напряжения или фазы электрического сигнала в механическое перемещение, назы­вают электрическими  исполнительными устройствами. Их можно разделить на два вида: электродвигатели и электромагнитные органы.

Электродвигатели чаще, чем какие-либо другие устройства, применяют в исполнительных органах автоматики. В зависи­мости от вида питающего напряжения электродвигатели под­разделяют на двигатели постоянного тока, двигатели переменного тока (синусоидального) и импульсные (шаговые) двигатели,

1.Электродвигатели постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока широко используют в си­стемах автоматики, так как они позволяют плавно регулировать частоту вращения, получать практически любые скорости и ме­нять направление вращения (реверсироваться). Первый электро­двигатель постоянного тока был создан в России акад. Б. С. Якоби в 1834 г.

Конструктивная схема двигателя постоянного тока пред­ставлена на рис.1.

Двигатель состоит из станины 1 цилиндрической формы с закрепленными на ней полюсами 2 (для улучшения формы магнитного поля машины полюсы заканчиваются полюсными наконечниками 3); статорной об­мотки 4, охватывающей полюс; сердечника ротора 7, запрессован­ного на вал 11; обмотки ротора 6 из отдельных секций, концы кото­рых подсоединены к пластинам коллектора 9. Напряжение по­стоянного тока на секции ротора подается через угольные щет­ки 8, скользящие по коллектору. Вал ротора вращается в под­шипниках 10, укрепленных в подшипниковых щитах 5.

Электромагнитные полюсы статора создают магнитный по­ток Ф, пронизывающий секции обмотки ротора, по которым протекает электрический ток I. В результате взаимодействия магнитного потока Ф с электрическим током I возникает .вращаю­щий момент, и ротор (якорь) будет вращаться в электромагнит­ном поле с частотой n. Вращающий момент М пропорционален магнитному потоку статора Ф и току I, протекающему в обмотке якоря: , где Км — постоянный коэффициент.

Ток в обмотках полюсов называется током возбуждения. Электрические исполнительные двигатели чаще всего рабо­тают в режиме с частыми пусками, остановами, сменой направ­ления вращения (реверсированием), изменением частоты враще­ния, поэтому при их разработке большое внимание уделяется механическим характеристикам, иногда даже в ущерб их КПД.

Одним из основных требований к исполнительным двигателям является простота регулирования частоты его вращения. При вращении якоря проводники его обмотки пересекают линии маг­нитного поля машины, и в них наводится ЭДС, значение которой зависит от частоты вращения якоря n, магнитного потока Ф и постоянного для каждого двигателя коэффициента К_Е, учиты­вающего конструкцию машины и схему обмотки якоря .

В неподвижном якоре ЭДС Е равна 0, и в момент пуска в якоре проходит пусковой ток, превышающий номинальный в 10—20 раз. Для ограничения пускового тока в цепь якоря включают ограничительный пусковой реостат. Сопротивление реостата выби­рают таким, чтобы пусковой ток Iпуск не превышал номинальный больше, чем в 3—4 раза. С нарастанием частоты вращения якоря двигателя растет величина Е, а ток в обмотке якоря уменьшается, поэтому необходимо постепенно уменьшать сопротивление пуско­вого реостата. Выведение пускового реостата осуществляется вручную или автоматически. При пуске двигателей малой мощ­ности пусковые реостаты обычно не включают, так как время разгона двигателя до номинальной скорости невелико и обмотка якоря не успевает нагреться большим пусковым током.

Частоту вра­щения двигателя можно регулировать одним из следующих четырех способов: путем изменения: 1) напряжения питания U_y

2) активного сопротивления в цепи якоря R; 3) магнитного по­тока Ф; 4) действующего значения тока якоря при питании якор­ной обмотки импульсами различной длительности.

Регулирование частоты вращения первым способом осуще­ствляется либо с помощью специального генератора, выходное напряжение которого можно плавно изменять, либо делением напряжения потенциометром, либо изменением выходного напря­жения усилителя.

Второй способ регулирования скорости — путем изменения сопротивления цепи якоря — является надежным и простым. Однако при этом значительная часть мощности теряется на нагрев регулировочного реостата. Простым и экономичным является третий способ регулирования частоты вращения — изменением магнитного потока возбуждения Ф с помощью реостатов в цепи обмоток возбуждения или с помощью усилителей.