71331

Исполнительные элементы систем автоматики

Лекция

Производство и промышленные технологии

В качестве исполнительных элементов в системах автоматики в основном применяют мощные электромагнитные реле магнитные пускатели контакторы электромагниты электромагнитные муфты электрические двигатели мембранные и поршневые гидравлические и пневматические двигатели.

Русский

2014-11-05

856.5 KB

27 чел.

Лекция 4. Исполнительные элементы систем автоматики.

Исполнительные элементы предназначены для непосредственного воздействия на управляемый объект или его органы управления.

В качестве исполнительных элементов в системах автоматики в основном применяют мощные электромагнитные реле, магнитные пускатели, контакторы, электромагниты, электромагнитные муфты, электрические двигатели, мембранные и поршневые, гидравлические и пневматические двигатели.

Электрические реле.

Классификация и основные характеристики электрических реле.

В системах электроавтоматики технологического оборудования электрические реле выполняют функции контроля, управления и защиты. Специфика областей применения определяет большое разнообразие электрических реле по принципу действия и конструктивному исполнению.

Классифицировать электрические реле можно по разным признакам. Наиболее целесообразно классифицировать по физической величине, на которую реле должно реагировать. Соответственно этому различают реле: тока, напряжения, мощности, тепловые и т.д.

По принципу взаимодействия отдельных частей электрических реле различают электромеханические и статические(твердотельные).

 Работа электромеханических реле основана на использовании перемещения механических элементов реле под воздействием электрического тока, протекающего по обмотке электромагнита.

Принцип работы статических реле не связан с перемещением механических элементов, они выполняются на базе полупроводниковых приборов.

Электромеханические реле.

В зависимости от того, на каком принципе устроена работа воспринимающей части электромеханических реле различают электромагнитные, индукционные, электротепловые и др. реле.

В зависимости от того, возвращается ли реле после срабатывания в исходное положение или нет, различают реле одностабильные, двухстабильные и поляризованные.

Одностабильные - реле, у которых осуществляется самовозврат в исходное положение после отключения воздействующей величины.

Двухстабильные - реле, не осуществляющие самовозврата, для их возврата в исходное положение требуется приложение другого воздействия.

Поляризованные - электрические реле постоянного тока, изменение состояния которых зависит от полярности их входной воздействующей величины.

Основные характеристики электромеханических реле.

Основная характеристика электромеханических реле – статическая (характеристика управления), выражающая зависимость выходной величины у от входной х.

Статическая характеристика реле приведена на рис.2.

Рис.2. Статическая характеристика реле.

Значение входного параметра х (напряжения, тока и т.д.), при котором происходит срабатывание реле, называется параметром срабатывания. До тех пор, пока х < храб, выходной параметр у равен нулю. При х = xраб выходной параметр скачком меняется от у=0 до ymax Происходит срабатывание реле. Если после срабатывания уменьшать значение входного параметра, то при х = xср происходит скачкообразное возвращение выходного параметра от значения ymax до нуля - отпускание реле.

К основным характеристикам реле, кроме характеристики управления, также относятся:

мощность срабатывания, - это минимальная мощность, потребляемая катушкой реле при срабатывании. Реле разделяют на маломощные , средней мощности и мощные;

выходная (коммутирующая) мощность  - это произведение максимального отключаемого тока на напряжение источника питания выходной цепи;

быстродействие - по времени срабатывания, времени отпускания. Современные электромеханические реле способны обеспечивать быстродействие от 0,001 до 0,25 с.;

механическая износостойкость определяется числом циклов включение-отключение реле без ремонта и замены его узлов и деталей. Механическая износостойкость современных реле составляет 10+20 млн. операций;

Электромагнитные реле

ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Электромагнитными называют реле, функционирование которых основано на воздействии магнитного поля неподвижной обмотки с током с подвижным ферромагнитным якорем.

Электромагнитные реле имеют относительно простые конструкции (магнитные системы трех типов, представлены на рис.2).

Рис. 1. Электромагнитные механизмы: клапанного типа (а), с поворотным (б) и прямоходовым (в) якорем.

При относительно малых габаритах они обладают сравнительно большими тяговыми усилиями, вследствие чего они нашли наибольшее применение, как на постоянном, так и переменном токе, в сравнении с другими типами реле.

Реле выполняются на выходную мощность от единиц до нескольких тысяч ватт. Мощность в цепи управления колеблется в пределах от долей до нескольких сотен ватт. Собственное время срабатывания в зависимости от назначения, конструкции и схемы включения лежит в пределах от 1+2 до 20 мс. Электромагнитные реле позволяют получить частоту включений в час до 1500+4000.

Поляризованные реле также относятся к классу электромагнитных. Они более чувствительны, мощность их срабатывания составляет 0,01-0,005 Вт.

У поляризованных реле направление тягового усилия зависит от полярности напряжения постоянного тока, подаваемого в его обмотку. В поляризованных реле создаются два независимых магнитных потока: поляризующий и рабочий (управляющий). Поляризующий магнитный поток Фп создается постоянными магнитами либо электромагнитами. Рабочий магнитный поток Фр создается обмотками, по которым протекает ток управления.

Один из вариантов магнитной цепи поляризованного реле показан на рис.2.16.

При определенном значении тока в обмотке электромагнита, равным току срабатывания, тяговое усилие, обусловленное потоком во втором контуре, будет больше тягового усилия, созданного в первом контуре, и якорь перебросится слева направо. Для возврата якоря с подвижным контактом в исходное положение необходимо изменить полярность напряжения источника питания.

Рис. 2. Магнитная цепь поляризованного электромагнитного механизма.

Электротепловые и герконовые реле

Электротепловые реле, выполненные на базе биметаллической пластины, называют биметаллическими реле. Они применяются в автоматических выключателях и магнитных пускателях и предназначены для защиты электрических цепей от токов перегрузки.

Конструктивно биметаллическая пластина состоит из слоев двух металлов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Слои биметаллической пластины с меньшим значением коэффициента линейного расширения изготавливается из инвара (36% никеля и 64% железа). Слой пластины с большим значением коэффициента линейного расширения изготавливается из константана, латуни, немагнитной стали.

К примеру, для латуни коэффициент линейного расширения в 20 раз больше, чем для инвара. Поэтому при увеличении температуры слой латуни удлиняется больше, чем слой инвара. Эти слои соединены жестко (сваркой или пайкой). Вся биметаллическая пластина при нагреве изгибается в сторону инвара (рис.3). Поскольку один конец биметаллической пластины закреплен, то механическое усилие, развиваемое пластиной при изгибании, используется для приведения в действие исполнительного элемента реле - контактов.

Рис.3. Биметаллическая пластина электротепловых реле.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Магнитоуправляемым контактом называется контакт электрической цепи, изменяющий состояние электрической цепи посредством механического замыкания или размыкания ее при воздействии управляющего магнитного поля на его элементы, совмещающие функции контактов и участков электрических и магнитных цепей. Магнитоуправляемый контакт, помещенный в герметизированный баллон, называется герметичным магнитоуправляемым контактом или герконом.

Простейшее герконовое реле с замыкающими контактом показано на рис.4. Контактные сердечники (КС) 1 и 2 изготавливаются из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью (пермаллоя) и ввариваются в стеклянный герметичный баллон 3. Баллон заполнен инертным газом - чистым азотом или с азотом с небольшой (около 3 %) добавкой водорода. Инертная среда предотвращает окисление КС. Баллон устанавливается в обмотке управления 4.

Рис.4. Герконовое реле.

Для улучшения контактирования поверхности касания контактных сердечников покрываются тонким слоем (2+50 мкм) золота, палладия, серебра и др.

При отключении обмотки магнитный поток и электромагнитная сила спадает и под действием сил упругости контактные сердечники размыкаются. Таким образом, в герконовых реле отсутствуют детали, подверженные трению, а контактные сердечники одновременно выполняют функции магнитопровода, токопровода и пружины.

Основные преимущества реле с герконами:

1) простота конструкции, малые масса и габариты;

  1.  гальваническая развязка цепей нагрузки и управления;
  2.  высокое быстродействие (время срабатывания и отпускания  1 +3 мс), что позволяет использовать герконы при частоте коммутаций до 1000 в секунду;
  3.  повышенная механическая износостойкость (до 109циклов);

В то же время реле с герконами имеют следующие недостатки:

  1.   восприимчивость к внешним магнитным полям, что требует специальных мер по защите от их воздействия;
  2.  малая мощность коммутируемых цепей;
  3.  невозможность регулировки;
  4.  хрупкость стеклянного баллона, чувствительность к ударам и вибрациям, что требует принятия дополнительных мер по их защите;
  5.  возможность самопроизвольного размыкания контактов при больших токах.

Преимущества и недостатки герконов предопределили их область применения. Они используются в слаботочных цепях коммутации сигналов между полупроводниковыми устройствами и силовыми ЭА схем электроавтоматики.

КОНТАКТОРЫ И МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ

Основными ЭА, обеспечивающими защиту электрических цепей от токов перегрузки и короткого замыкания являются автоматические выключатели и магнитные пускатели (контакторы). Контакторы обеспечивают дистанционную коммутацию электрических цепей в номинальных режимах работы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Контактор - это электрический аппарат дистанционного действия, предназначенный для частых включений и отключений сильноточных электрических цепей в номинальных режимах работы.

Электромагнитные контакторы различаются по роду тока.

Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и, как правило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока. Соответственно контакторы переменного тока предназначены для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих контактов могут быть как постоянного, так и переменного тока.

Современные контакторы коммутируют цепи с токами от единиц до нескольких сотен ампер. При этом время включения не превышает 0,4 с, а отключения- 0,25 с.

В зависимости от нормального положения главных контактов различают контакторы с замыкающими, размыкающими и смешанными контактами. Нормальным считается положение контактов, когда втягивающая катушка контактора не подключена к источнику.

Основными элементами контакторов являются (рис.5): электромагнитная система 7, подвижные и неподвижные главные контакты 3 и 4, возвратная 2 (рабочая) пружина, гибкая медная связь 5, дугогасительная система 6.

Главные контакты могут выполняться рычажного или мостикового типа. Контакторы могут выполняться одно-, двух- и трехполюсными.

Рис.5. Конструкция контактора постоянного тока.

Контакторы могут содержать вспомогательные контакты на токи до 5 А, которые производят переключения в цепях управления, сигнализируя о состоянии контактора.

ПРИНЦИП РАБОТЫ. Для включения контактора подается напряжение на выводы обмотки электромагнита. Якорь притягивается к сердечнику электромагнита, замыкая контакты 3 и 4, и ток I от вывода А, неподвижного контакта 4, через подвижный контакт 3 и гибкую связь 5 будет протекать к выводу В контактора. Для отключения контактора с его обмотки снимается напряжение, рабочая пружина 2 возвращает якорь в исходное положение, размыкая контакты 3 и 4. При возникновении дуги она гасится в дугогасительной камере б.

Особенностью работы электромагнитных механизмов переменного тока является то, что в их конструкции предусмотрены устройства для устранения вибрации якоря.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Магнитный пускатель - это электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверса и защиты электрических двигателей от токов перегрузки и понижения напряжения.

Для защиты от токов короткого замыкания (КЗ) последовательно с главными контактами пускателя устанавливаются автоматические выключатели или плавкие предохранители.

На рис. приведена принципиальная электрическая схема магнитного пускателя. В схеме пускателя в двух фазах двигателя М включены нагревательные элементы тепловых реле КК1 и КК2.

Рис.2.25. Принципиальная электрическая схема магнитного пускателя.

Главные контакты контактора КМ1 (КМ1:1) включены последовательно с предохранителями FUJ - FU3. Катушка КМ1 контактора подключена к сети через контакты тепловых реле КК1:1, КК2:1 и кнопки управления «Пуск» и «Стоп», При токовой перегрузке двигателя срабатывает тепловые реле КК1 или КК2, контакты которых разрывают цепь питания катушки КМ1. При этом контакты КМ1:1 размыкаются и двигатель отключается.

Высокий коэффициент возврата электромагнитов контакторов переменного тока позволяет защитить двигатель от напряжения сети (электромагнит отпускает при . При восстановлении напряжения сети до номинального значения самопроизвольное включение пускателя не происходит, так как после размыкания главных контактов цепь катушки КМ1 не замкнута.

Автоматические выключатели

ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Автоматические выключатели (АВ) предназначены для оперативных коммутаций электрической цепи в номинальных режимах работы, а также для автоматического отключения электрической цепи в аварийных режимах работы: при прохождении токов короткого замыкания, перегрузки и при понижении напряжения.

По назначению и принципам конструирования автоматические выключатели (АВ) разделяются на выключатели общего назначения и быстродействующие.

Быстродействующие АВ, выполняются в основном постоянного тока, они предназначены для защиты полупроводниковых преобразователей, электрических машин и линий электропередачи. Время срабатывания выключателей находится в пределах 0,002+0,008 с.

АВ общего назначения по роду тока главной цепи выполняются переменного (напряжением до 1000 В) и постоянного (напряжением до 440 В) от 6 до 6300 А. Время срабатывания находится в пределах 0,02+0,08с.

На рис.2.22 приведена конструктивная схема АВ, которая содержит: неподвижный и подвижный контакты 1 и 2 соответственно; дугогасительную камеру 3; медную, гибкую связь 4; отключающую пружину 5; механизм свободного расцепления б; защелку 7; упор 8; рукоятку 9; электромагнит с прямоходовым якорем 10; траверсу 11.

ПРИНЦИП РАБОТЫ. Для включения автомата взводится рукоятка 9 (вверх в положение «Вкл»), механизм свободного расцепления б перемещает траверсу 11 вокруг оси О (рис. ) против часовой стрелки. Замыкаются неподвижный контакт 2 с подвижным контактом 1. Защелка 7 входит в зацепление с упором 8, и фиксирует замкнутое состояние контактов 1 и 2. При этом взводится отключающая пружина 5. Ток контролируемой цепи 1и (ток нагрузки) будет протекать через автомат от вывода А до вывода В,

через контакты 1 и 2,  гибкую  связь 4, катушку электромагнита 10.

Рис.2.22. Конструкция автоматических выключателей

При перегрузках и коротких замыканиях в контролируемой цепи будет протекать ток, в несколько раз, превышающий номинальный ток. В этом случае якорь электромагнита 10 воздействует на защелку 7 и выводит ее с зацепления с упором 8, под действием отключающей пружины 5 контакты 1 и 2 автомата размыкаются. Электрическая дуга гасится в дугогасительной камере 3.

При срабатывании АВ от аварийного режима рукоятка 9 зафиксируется в среднем положении между «Вкл» и «Откл» (рис.2.22). Для повторного включения автомата необходимо рукоятку 9 опустить до отказа вниз (в положение «Откл»), а затем взвести ее вверх (в положение «Вкл»).

Включение АВ может осуществляться автоматически по команде оператора или системы автоматического управления. В этом случае в конструкции АВ предусмотрен дополнительно электромагнитный механизм дистанционного управления.

В действительности механизм свободного расцепления (расцепляющее устройство) представляет собой сложную систему шарнирно-связанных рычагов, соединяющих привод включения с системой подвижных контактов, которые соединены с отключающей пружиной. Расцепляющее устройство предназначено таким образом для обеспечения быстрого отключения АВ и для удержания контактов во включенном состоянии.

В конструкции АВ могут быть вспомогательные контакты (блок-контакты) предназначены для осуществления переключений в цепях управления, блокировки и сигнализации в зависимости от коммутационного положения выключателя. Они выполняются в виде отдельного блока, встроенного в АВ и связаны с его подвижной системой.

Основными параметрами АВ являются: собственное и полное время отключения, номинальные значения тока и напряжения, предельный ток отключения,  степень защиты, категории размещения.

Собственное время отключения автомата это время от момента, когда ток достигает значения тока срабатывания 1ср, до начала расхождения его контактов. После расхождения контактов возникающая электрическая дуга должна быть погашена за наименьшее время с перенапряжением, не представляющим опасности для электрооборудования.

ПРИВОДЫ СТАНКОВ С ЧПУ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИВОДОВ

Приводы станков с ЧПУ классифицируются по назначению и принципу работы (основные признаки); по типам двигателей, видам схем управления, месту установки и др. (дополнительные признаки). По назначению выделяют приводы главного движения, подачи и вспомогательных механизмов.

Одно из движений, осуществляемых в процессе резания, требует основных (главных) энергетических затрат и называется главным. Привод, реализующий это движение, называется приводом главного движения.

Движения, осуществляемые в процессе резания, служащие для взаимного перемещения инструмента и заготовки и требующие меньших (по сравнению с главным движением) затрат энергии, называются движениями подачи. Приводы, реализующие эти движения, называются приводами подачи.

Приводы, реализующие движения, имеющие вспомогательный характер (например, в зажимных приспособлениях, загрузочных устройствах, насосах, магнитных сепараторах и т.д.), называются приводами вспомогательных механизмов.

По принципу работы приводы бывают электрические, электромеханические, гидравлические и электрогидравлические.

Электрический и электромеханический привод состоит из электродвигателя и кинематической цепи, включающей в себя редукторы, вариаторы, ременные и цепные передачи, муфты и т.п.

В состав гидравлических приводов входят насосная станция и гидродвигатели различных видов. Электрогидравлические приводы включают в себя элементы электро- и гидрооборудования.

В схемах управления электроприводом, как правило, предусмотрены вспомогательные элементы, предназначенные для защиты станка (от перегрузки), электродвигателей (от перегрева), рабочего (от травмы).

Основным элементом электропривода является двигатель, в котором и происходит преобразование энергии. Управление параметрами движения осуществляют с помощью преобразователя основного управляющего параметра, датчика обратной связи, задающего устройства, устройства защиты и т.д.

Привод с электродвигателем постоянного тока называется электроприводом постоянного тока, а привод с асинхронным или синхронным электродвигателем - электроприводом переменного тока.

Отдельную группу образуют вентильные и шаговые двигатели, принцип работы которых будет изложен ниже.

Преобразователи являются звеньями системы электропривода, в которых происходит изменение параметров тока или напряжения, т.е. преобразователь трансформирует электрическую энергию с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами. Например, у преобразователя переменного тока в постоянный (так называемого выпрямителя) на входе переменный ток, а на выходе постоянный.

Электропривод постоянного тока.

Электродвигатели постоянного тока широко применяют в устройствах автоматики в качестве исполнительных элементов, преобразующих электрическую величину - ток в механическую величину - вращающий момент. Двигатели постоянного тока в зависимости от способов возбуждения могут быть с параллельным, последовательным, смешанным и независимым возбуждением.

В маломощных электродвигателях для создания магнитного потока возбуждения часто используют постоянные магниты. В этом случае можно построить многополюсную машину постоянного тока, что упрощает коммутацию и обеспечивает равномерное распределение магнитной индукции в зазоре. Одним из примеров является высокомоментный двигатель, у которого высокое быстродействие достигается благодаря увеличению динамического момента при неизменном моменте инерции якоря.

Двигатели постоянного тока имеют следующие достоинства: широкий и бесступенчатый диапазон регулирования частоты вращения, простоту регулирования частоты вращения; жесткие механические характеристики, малую инерционность (высокое быстродействие).

Однако у этих двигателей есть и существенные недостатки: сложность конструкции, низкая надежность, при их применении требуется преобразователь переменного тока в постоянный.

На рис. 5.4 показаны схемы преобразователей приводов постоянного тока, построенных на основе различных комбинаций неуправляемых и управляемых вентилей (тиристоров).

Преобразователь (рис. 5.4, а) - однополупериодный; якорь двигателя шунтируется обратным вентилем. Качество преобразования в такой схеме является низким, так как в двигателе, помимо необходимого для работы постоянного тока, протекает также соизмеримый с ним переменный ток на частоте сети, вызывающий дополнительный нагрев двигателя и вибрации его вала. Шунтирование якоря несколько сглаживает пульсации тока, но тем не менее такой преобразователь используют лишь в приводах вспомогательных перемещений, к которым не предъявляются высокие требования.

Рис. 5.4. Схемы преобразователей приводов постоянного тока (Д - электродвигатель).

Преобразователь (рис. 5.4, б) - двухполупериодный неуправляемый выпрямитель. Величина переменной составляющей тока (с частотой, равной удвоенной частоте сети) меньше, чем в схеме на рис. 5.4, а. Однако диапазон регулирования напряжения и, следовательно, частота вращения двигателя невелики, поэтому эта схема, так же как и схемы на рис. 5.4, в и г, на практике применяются достаточно редко. Чаще встречаются схемы, в основе которых лежит полууправляемый (рис. 5.4, д) или полностью управляемый (рис. 5.4, е) мост и которые близки по своим характеристикам к схеме с двухполупериодным выпрямлением и нулевой точкой.

Лучшие показатели имеют более экономичные схемы с использованием трехфазного переменного тока. Качество выпрямленного тока в этих схемах достаточно высокое: переменная составляющая тока имеет частоту 150 или 300 Гц, а величина этой составляющей незначительна. На практике можно встретить трехфазную схему с нулевой точкой (рис. 5.4, з), трехфазную мостовую полууправляемую схему (рис. 5.4, и) и трехфазную мостовую полностью управляемую схему (рис. 5.4, к).

Рис. 5.5. Фазовое управление двигателем постоянного тока с тиристорным преобразователем.

Фазовое управление двигателями постоянного тока с тиристорным преобразователем показано на рис. 5.5. Из графиков видно, что по мере регулирования углом открывания тиристоров (этот вид регулирования называется фазовым) кривая выпрямленного напряжения и тока становится все более зубчатой, а ток - все более прерывистым. При этом движение становится неравномерным, качество регулирования ухудшается. Быстродействие системы электропривода с фазовым управлением также невысокое.

Поэтому чаще идут по пути принудительного прерывания и замыкания цепи якоря, подключенной к трехфазному неуправляемому выпрямителю (см. рис. 5.4, ж). Такое управление называется времяимпульсным. Различают два вида времяимпульсного управления - частотно-импульсное (ЧИМ) и с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ): в первом случае изменяют частоту включения и отключения; во втором - соотношение между составляющими цикла включения и отключения, т.е. широтную модуляцию.

Рис. 5.7. Диаграмма режимов работы тиристорного электропривода постоянного тока.

Упрощенный график, иллюстрирующий принцип ШИМ-управления, показан на рис. 5.7. Отношение Те / Т является мерой ШИМ-управления и называется "скважностью". Кривая IM характеризуется ток якоря двигателя постоянного тока при достаточно высокой частоте управления (1500—2000 Гц); I1 - ток через тиристор.

Для обеспечения реверсирования двигателя применяют два комплекта тиристорных преобразователей двух видов (рис. 5.9): с перекрестным либо встречно-параллельным включением. В последнем случае упрощается питающий трансформатор и уменьшается число сглаживающих дросселей. При совместном управлении каждый комплект имеет свою систему импульсно-фазового управления (СИФУ). Сигнал управления подается одновременно на оба комплекта. В такой системе один из тиристорных блоков работает в прямом направлении, а другой в инвертном.

Электропривод переменного тока.

Электродвигатели переменного тока. По принципу действия их делят на синхронные и асинхронные. Более широкое распространение в автоматизированных системах получили асинхронные двигатели, которые разделяют на трехфазные с короткозамкнутой обмоткой ротора, с полым ферромагнитным ротором, с полым немагнитным ротором.

В машиностроении более широкое распространение получили трехфазные асинхронные двигатели, которые имеют следующие достоинства: малые габаритные размеры, простую конструкцию, высокую надежность (отсутствие подвижных контактов), жесткие механические характеристики (для двигателей с короткозамкнутым ротором), к недостаткам асинхронных двигателей нормального исполнения следует отнести: малую перегрузочную способность {Ки = 15 ... 25), узкий и ступенчатый диапазон регулирования частоты вращения (изменением числа пар полюсов). Однако за последнее время разработаны частотные полупроводниковые преобразователи, позволяющие осуществлять регулирование угловой скорости изменением частоты тока питающего напряжения.

Рис. Структурная схема электропривода с двигателем переменного тока.

Шаговый электропривод.

Рис. 23. Схема шагового электродвигателя.

Шаговые электродвигатели представляют собой электромеханические устройства, преобразующие электрические сигналы в дискретные угловые перемещения вала. Статор двигателя (рис. 23) имеет три пэры полюсов с тремя обмотками {1ф, 2ф, Зф). При подаче питания на обмотку возникает магнитное поле. И если ось ротора не совпадает с направлением силовых линий в возбужденных полюсах статора (положение наибольшей магнитной проницаемости), на ротор начинают действовать тангенциальные силы F.^, которые заставляют его повернуться до совпадения оси ротора с направлением магнитных силовых линий. Если снять питание с обмотки и подать ток на обмотку 2ф, то ротор повернется в положение, показанное пунктиром. При последовательной подаче импульсов тока на обмотки 1ф, 2ф, Зф с периодическим повторением ротор будет вращаться по часовой стрелке. Если последовательно подавать ток на обмотки в обратном порядке, ротор начнет поворачиваться в противоположном направлении.

При таком питании трех обмоток полный электрический цикл питания проходит за три такта (три импульса тока). Можно подавать импульсы питания поочередно то на одну, то на две обмотки статора. Тогда для вращения по часовой стрелке порядок питания обмоток будет следующий:

Такт:

Такт:

1-й 1ф, 2ф

 7-й 4ф, 5ф

2-й 2ф,

 8-й 5ф,

3-й 2ф, 3ф

 9-й 5ф, 6ф

4-й Зф,  

10-й 6ф,

5-й 3ф, 4ф

11-й        6ф, 1ф

6-й 4ф

12-й 1ф

В этом случае цикл питания обмоток повторяется через шесть тактов, и угол поворота ротора за один такт питания уменьшается в 2 раза, так как при питании сразу двух обмоток ротор занимает положение посередине между соседними полюсами.

Дальнейшее уменьшение угла поворота ротора шагового двигателя достигается применением многотактных схем включения питания его обмоток.

Системы управления вспомогательными механизмами.

 

Муфтами называются устройства, применяемые для соединения двух валов, Как муфты могут быть управляемыми и неуправляемыми.

Электромагнитные муфты (ЭМ) нашли применение в автоматизированных системах и устройствах для переключения кинематических цепей без прерывания движения, плавного пуска и торможения механизмов, регулирования скорости и для ограничения силы тока (защиты). В зависимости от конструктивного исполнения различают ЭМ: дисковые ЭТМ; бесконтактные дисковые МЭС, МЭТ; порошковые; скольжения и т.д. 

Достоинство электромагнитных муфт в том, что с их помощью можно достигать плавного пуска и торможения, переключения кинематических цепей на ходу и т. д.

Наиболее распространены фрикционные дисковые муфты типа ЭТМ с электрическим управлением, предназначенные для дистанционного и автоматического управления приводами станков с ЧПУ.

Рис. 5.3. Муфта типа ЭТМ с электрическим управлением:

1 - корпус, 2 - катушка, 3 - токопроводящее кольцо, 4, 5 - соответственно наружные и внутренние фрикционные диски, 6 - якорь, 7 - шлицевая втулка; Ф - магнитный поток.

Наружные диски 4 управляемых муфт (рис. 5.3) выполнены в виде упругих элементов, на фрикционных поверхностях которых нарезаны спиральные маслораспределительные канавки, что обеспечивает быстрое и четкое расцепление дисков при отключении муфты, малую величину остаточных моментов и высокие значения вращающего момента при механических переходных процессах (разгоне, торможении, реверсе).

Электромагниты применяют в авгоматизированных устройствах и системах для обеспечения быстрых перемещений на ограниченные расстояния. Их используют для управления гидравлическими и пневматическими вентилями, пневмораспределителями, включения й выключения кулачковых и фрикционных муфт, перемещения тормозных колодок и т. д. Достоинством электромагнитов является простота конструкции (отсутствие механизмов преобразования движений).

Гидромоторы в зависимости от видов движения делят на гидромоторы поступательного и вращательного движения. Гидромоторы поступательного движения по конструкции бывают поршневые, диафрагменные (мембранные) одностороннего и двустороннего действия; гидромоторы вращательного движения - лопастные, аксиально-плунжерные и радиально-плунжерные.

На рис. 24 показан гидромотор поступательного движения с золотниковым устройством 3 и устройством управления 4 (УУ). Вспомогательной энергией в этом устройстве является энергия жидкости, нагнетаемой в трубопровод насосом 1 под давлением р. Давление р поддерживается постоянным с помощью стабилизатора давления 2, Входным воздействием привода является перемещение штока поршня 5 гидромотора, которое передается непосредственно на объект управления. Поршень гидромотора перемещается в силовом цилиндре 6, имеющем две камеры (7 и 8). Если каналы, по которым жидкость, находящаяся под давлением, поступает в камеры

гидромотора, перекрыты поясками золотника, то поршень неподвижен. При перемещении золотника 3 на расстояние х^х в одну камеру гидромотора начинает поступать находящаяся под давлением жидкость, а вторая камера соединяется с трубопроводом, по которому жидкость возвращается к насосу (магистраль «Слив»). Давление в камерах гидромотора будет различным, и поршень под действием разности давлений начнет перемещаться. Скорость движения поршня зависит от объема жидкости, втекающей в одну камеру и вытекающей из другой в единицу времени. Этот объем зависит от размера отверстий, через которые может протекать жидкость после перемещения золотника на расстояние л'вх. Гидромотор с двумя камерами развивает практически одинаковые силы при подаче давления в одну или другую камеру, но направление движения изменяется на противоположное.

Существуют однокамерные гидромоторы, у которых обратное движение осуществляется под действием возвратной пружины, т. е. рабочий ход у них односторонний.

Достоинства гидромоторов: простота конструкции, присущая поршневым лопастным и шестеренным двигателям, возможность получения больших сил и мощностей, плавных движений; жесткие механические характеристики; возможность получения прямолинейных и вращательных движений; широкий диапазон регулирования скорости. Применяют два способа регулирования - объемный (изменение подачи насоса) и дроссельный (регулирование изменением давления). Гидромоторы имеют и существенные недостатки: утечка масла, необходимость применения автономной гидросистемы, зависимость характеристик гидросистемы и гидродвигателя от температуры и вязкости масла и т. д.

Пневматические двигатели. По принципу действия пневмодвигатели можно разделить на поршневые и диафрагменные (мембранные) одностороннего и двустороннего действия. Регулирование скорости осуществляется так же, как в гидромоторах. Достоинства: способность развивать большие силы при малых габаритных размерах, простота конструкции, а также то, что для согласования с объектом регулирования не требуются редукторы. Основной недостаток - недостаточная жесткость механических характеристик.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38482. Камерные оперы Н. А. Римского-Корсакова: особенности воплощения литературного первоисточника 2.98 MB
  Моцарт и Сальери. Моцарт и Сальери: литературный первоисточник как оперное либретто. РимскогоКорсакова Моцарт и Сальери. Первым опытом подобного рода произведения стал Моцарт и Сальери 1897 речитативная камерная опера развивающая декламационномелодические принципы Каменного гостя А.
38483. Програма резервування даних про звукові файли в інформаційних системах 1.33 MB
  Основним конкурентом можна вважати програму Cll Центр WELLtime ціна якої приблизно становить 1750 грн.6 де – величина однієї із статей прямих витрат яка вибрана за основу в даному випадку це вартість інтелектуальної власності грн. грн.3 – це коефіцієнт який враховує додаткові витрати; – загальні витрати на проектування даної розробки; грн.
38484. Технология приготовления зраз рыбных рубленных с картофелем жареным, соусом томатным 83 KB
  Технология приготовления подача и требования к качеству зраз рыбных рубленных с картофелем жареным соусом томатным Организация рабочего места для приготовления 220 порций зраз рыбных рубленных в рыбном цехе Охрана труда в рыбном цехе Список использованной литературы Приложения технологическая схема приготовления зраз рыбных рубленных с картофелем жареным соусом томатным расчет количества продуктов для приготовления 24 порций зраз рыбных рубленных с картофелем жареным соусом томатным Введение Рыба...
38485. Особливості обліку і аудиту витрат і виходу ріпаку в сільськогосподарських підприємствах 813 KB
  Економічний зміст витрат на виробництво та завдання їх обліку 1.Класифікація виробничих витрат та їх значення для обліку Розділ 2. Документальне забезпечення витрат та виходу продукції ріпаку 3. Синтетичний та аналітичний облік витрат та виходу продукції ріпаку 3.
38486. Творческие и педагогические аспекты деятельности концертмейстера в классе по дирижированию 147.5 KB
  Историческая обусловленность возникновения специальности концертмейстера. Творческие и педагогические аспекты деятельности концертмейстера в классе по дирижированию.Специфика работы концертмейстера в классе по дирижированию. Без концертмейстера не обойдутся музыкальные и общеобразовательные школы дворцы творчества эстетические центры музыкальные и педагогические училища и ВУЗы.
38487. Фольклор українського народу, як глибой та незалежний жанр музичного мистецтва 106 KB
  Календарнопостановочний план 20 ст. Ефект плавного переходу Середній план Ну что это со мной ты скажи что это со мной С обложкой весеннего цвета куплю тебе модный журнал прочтешь три четыре совета сошьешь себе платье на лето. СХ Добрый день а я жду вас Это для вас Не красна изба углами а красна пирогами Інтершум співає головна героїня Загальний план Життєвий шлях Віри Осадчої з перших кроків був наповнений народними співами. Закадровий текст; грає...
38488. Организация бухгалтерского учета и анализ деятельности предприятия малого бизнеса на примере ООО «РТ Сервис» 1.69 MB
  1 Нормативноправовые основы организации бухгалтерского учета на предприятиях малого бизнеса .3 Проблемы и основные перспективы развития малого предпринимательства в России 2 Организация бухгалтерского учета на предприятиях малого бизнеса на примере ООО РТ Сервис 2.2 Организация бухгалтерского учета имущества ООО РТ Сервис 2.
38489. Облік і аудит 576 KB
  Вона є кваліфікаційним документом на підставі якого Державна екзаменаційна комісія визначає рівень теоретичної і практичної підготовки випускника його готовність до самостійної роботи за магістерською програмою “Облік і оцінка майна підприємства†та приймає рішення про присвоєння кваліфікації “магістрâ€. Підготовка та захист дипломної роботи є одним із завершальних етапів навчального процесу. Метою ДР є систематизація закріплення розширення теоретичних і практичних знань зі спеціальності “Облік і аудит†магістерської програми...
38490. КОНЦЕПТУАЛИЗАЦИЯ ОГНЯ В СОВРЕМЕННОЙ ЯЗЫКОВОЙ КАРТИНЕ МИРА НА МАТЕРИАЛЕ НЕМЕЦКОГО ЯЗЫКА 280.5 KB
  Понятийная составляющая концепта ‘Feuer’. Образная составляющая концепта ‘Feuer’. Актуальность темы обусловлена задачами исследования концепта ‘Feuer’ в рамках когнитивного подхода. выявить лексические единицы репрезентирующие концепт ‘Feuer’и обеспечивающие первичную концептуализацию огня; 2.