Энергетический анализ объектов регулирования и выбор исполнительных элементов следящей системы, страница 6

Силовой элемент предназначается для создания на выходе регулятора требуемого выходного сигнала, например перестановочных сил, моментов, токов, напряжений, мощностей и т.п. Силовой элемент воздействует или непосредственно на объект регулирования(например, в следящих системах), или на конечный элемент регулятора, каким является во многих системах регулирования регулирующий элемент (вентиль, задвижка и т.п.).

Силовой элемент должен отвечать заданным техническим условиям. Обычно выбор силового элемента определяется следующими обстоятельствами:

1) видом применяемой вспомогательной энергии;

2) величиной и характером требуемого выходного сигнала, перестановочного усилия, мощности и т.п.;

3) допускаемой инерционностью;

4) желательными габаритами и весом;

5) зависимостью рабочих характеристик от внешних влияний;

6) надежностью.

Рассмотрим группу силовых элементов, выполненных в виде исполнительных двигателей (серводвигателей). Их также можно разделить на две большие подгруппы: неэлектрические и электрические.

Согласно этому признаку можно отнести:

1) к неэлектрическим исполнительным двигателям – гидравлические и пневматические двигатели;

2) к электрическим исполнительным двигателям – электрические двигатели постоянного тока, электрические двигатели переменного тока, универсальные двигатели.

I. Неэлектрические исполнительные двигатели.

Эта группа двигателей характеризуется:

а) простотой конструкций большинства двигателей;

б) большими входными моментами и усилиями при малых габаритах;

в) высоким КПД;

г) большой надежностью.

Типичными конструкциями гидравлических и пневматических двигателей являются:

1)  поршневые двигатели;

2)  мембранные двигатели;

3)  шестеренные и лопастные двигатели;

4)  гидравлические двигатели.

II.Электрические исполнительные двигатели.

Эта группа двигателей характеризуется:

а) разнообразием типов электродвигателей;

б) большим числом способов управления;

в) легкостью получения в промышленных условиях источников питания;

г) легкостью получения различных скоростей и мощностей.

Типичными конструкциями электрических двигателей являются:

1. электродвигатели постоянного тока;

2. электродвигатели переменного тока.

Принцип действия электродвигателей излагается в соответствующих курсах и является общеизвестным.

Применяют двигатели различной мощности в интервале от десятых долей ватта до десятка киловатт. На выбор типа электрического двигателя, естественно, влияет вид используемого тока.

1. Электродвигатели   постоянного   тока . В этом случае применяются электродвигатели с независимым, последовательным или параллельным возбуждением. При работе с двигателями постоянного тока, имеющими независимое возбуждение, управление двигателем производится воздействием на цепь якоря. Реверсирование производится изменением направления тока либо в цепи якоря, либо в обмотке возбуждения, либо – при двух обмотках возбуждения – переключением одной из двух обмоток. При последовательном включении обмотки возбуждения схема включения остается всегда неизменной. Реверсирование возможно осуществить теми же способами, что и в предыдущем случае.

Меняя ток возбуждения или ток в якоре, можно изменять скорость вращения двигателя любого типа.

Преимуществом электродвигателей постоянного тока является наличие у них более высокого момента при пуске и реверсировании, чем у электродвигателей переменного тока. Электродвигатели с последовательным возбуждением имеют высокий момент при пуске и реверсе, но стабилизация их скорости при изменении момента на валу затруднена. Электродвигатели с параллельной обмоткой возбуждения характеризуются сравнительно с предыдущим типом двигателей меньшим изменением скорости при изменении нагрузки. Применяются также двигатели с постоянными магнитами; они конструктивно просты, но обладают недостатком, заключающемся в том, что при значительных перегрузках и, следовательно, при большой реакции якоря, магниты могут размагничиваться. Подобные двигатели являются экономичными, так как не требуют дополнительной энергии на возбуждение. Величина электромеханической постоянной времени двигателя постоянного тока с независимым возбуждением мощностью до нескольких киловатт обычно находится в пределах 0,04 – 0,15 сек.