Электрические исполнительные механизмы

Электродвигательные ИМ. В них используют электродвигатели постоянного и переменного тока. Электродвигательные ИМ обычно кроме двигателя содержат редуктор и тормоз (последнего может и не быть). Они могут содержать дополнительные элементы, обеспечивающие управление двигателем по закону управляющего сигнала, – это концевые выключатели, указатели положения рабочего органа и др.

Применяемые двигатели постоянного тока имеют независимое возбуждение или возбуждение от постоянных магнитов. Управление работой этих двигателей осуществляется путем изменения напряжения на обмотке возбуждения или на якоре.

Из двигателей переменного тока в современных САР наибольшее распространение получили двухфазные и трехфазные асинхронные электродвигатели.

Включение и выключение электродвигателя, реверсирование и изменение частоты вращения ротора осуществляется при помощи усилительно-преобразующего устройства, электромагнитного пускателя, релейного устройства или частотного преобразователя.

Особенностью работы электродвигательного ИМ является наличие выбега, т. е. когда силовые контакты отключают напряжение питания электродвигателя, входной вал ИМ останавливается не сразу, а продолжает некоторое время вращаться по инерции. Выбег может существенно влиять на качество регулирования. Существенно снизить влияние выбега позволяет использование тормоза, включаемого в момент снятия питания с двигателя.

Важными достоинствами электродвигательных ИМ являются: простота подвода энергии, удобство регулирования, экономичность, экологичность.

К недостатками электродвигательных ИМ можно отнести: наличие выбега; большую инерционность; потребность в использовании редуктора; относительно низкую надежность, особенно при работе в условиях повышенной влажности, температуры и запыленности.

Электродвигательные ИМ находят все большее применение в современных САУ.

Электромагнитные ИМ. К этому классу ИМ относятся соленоидные ИМ и электромагнитные муфты.

Соленоидные ИМ (Рис. 14.4, а) по устройству, представляют собой электромагнит, сердечник 1 которого при подаче на катушку 2 управляющего сигнала u(t) перемещается, преодолевая при этом сопротивление пружины 3.

Электромагнитные муфты (Рис. 14.4, б) также содержат катушку 1, воздействующую своим магнитным полем на муфту фрикционную 2 (порошковую или асинхронную), соединяющую ведущий вал, связанный с двигателем 3, и ведомый вал.

Фрикционная муфта состоит из двух полумуфт, посаженных на ведущий и ведомый валы. При появлении в катушке магнитного поля полумуфты плотно прижимаются друг к другу, и за счет сил трения обеспечивается передача вращательного момента с первичного вала на вторичный.

Порошковая муфта содержит внутри герметичного корпуса ферромагнитную массу, вязкость которой зависит от напряженности магнитного поля катушки. При отсутствии этого поля вязкость массы минимальна, и вращающий момент на вторичный вал практически не передается. При возрастании магнитного поля катушки вязкость ферромагнитной массы возрастает и предаваемый момент увеличивается.

Асинхронная электромагнитная муфта работает на основе явления электромагнитной индукции. Вращающий момент при этом передается посредством магнитного поля, создаваемого обмоткой, расположенной на ведущей полумуфте. При ее вращении в ведомой полумуфте индуцируется ток, взаимодействующий с магнитным полем ведущей полумуфты. В результате этого взаимодействия возникает вращающий момент, увлекающий ведомую муфту за ведущей. Процесс возникновения вращающего момента здесь аналогичен, как у асинхронного электродвигателя. Таким же образом будет иметь место и скольжение. По этой причине асинхронные электромагнитные муфты относят к муфтам скольжения. Она также позволяет плавно регулировать передачу вращающего момента с ведущего вала на ведомый и изменять скорость вращения ведомого вала при неизменной скорости вращения ведущего вала.

Рис. 14.4 – Электромагнитные исполнительные механизмы: а) электромагнитный ИМ: 1 – сердечник; 2 – катушка; 3 – пружина; х – механическое перемещение; б) электромагнитная муфта: 1 – катушка; 2 – фрикционная муфта; 3 – двигатель

Как ИМ, электромагнитные муфты имеют достаточно высокое быстродействие и хорошие эксплуатационные качества.