ОАП: Исполнительные устройства автоматических регуляторов

8. Исполнительные устройства автоматических регуляторов                                                                                                                              ОАП

Устройство, преобразующее управляющий сигнал регулятора в перемещение РО, называют исполнительным механизмом. Такое устройство обычно состоит из исполнительного двигателя, пере­даточного или преобразующего узла (например, редуктора), а так­же систем защиты, контроля и сигнализации положения выходно­го элемента, блокировки и отключения. Передаточная функция ИМ входит в ПФ регулятора, и потому ИМ должен обладать дос­таточным быстродействием и точностью, с тем чтобы осуществ­лять перемещение РО с возможно меньшим искажением закона регулирования.

Наиболее характерна классификация ИМ по виду потребляе­мой энергии (табл. 1) на гидравлические, пневматические и электродвигательные или электромагнитные.

Гидравлические ИМ. Они состоят из управляющего и исполни­тельного элементов. Обычный вариант первого элемента — золот­ник, второго — гидроцилиндр. Последний, в свою очередь, реали­зует поступательное (а) или вращательное (б) движение выходного

Табл. 1 Исполнительные механизмы.

вала (табл. 1). В гидравлических ИМ входная величина — переме­щение управляющего устройства или давление жидкости на пор­шень р, а выходная — перемещение (поворот) выходного вала S

Постоянная времени реального гидравлического ИМ при больших скоростях перемещения поршня сильно возрастает, что объясняется резким увеличением сил поршня вязкого трения, но все-таки с достаточной точностью его характеристики совпадают с характеристиками интегрирующего звена, постоянная времени которого прямо пропорциональна площади поршня и обратно пропорциональна , где p₁ и p₂ — давление нагнетания и слива рабочей жидкости.

1.1. Гидравлические ИМ обладают очень большим быстродействи­ем и выходной мощностью, и потому их применяют в системах автоматизации мобильных сельскохозяйственных машин и агре­гатов.

1.2. Пневматические ИМ. По устройству аналогичны гидравличес­ким. Они получили широкое распространение благодаря высокой надежности, простоте конструкции и возможности получения до­статочно больших усилий.

Крутизна статической характеристики пневматического ИМ находится в прямой зависимости от площади мембраны и в об­ратной — от коэффициента жесткости пружины (несколько возрастает по мере ее сжатия). Соответственно, при малых из­менениях выходного параметра S динамику механизма можно представить характеристиками безынерционного звена, причем коэффициент передачи которого несколько убывает с увеличе­нием S.

Общие недостатки пневматических и гидравлических ИМ — сложность операций по их наладке и, главное, необходимость специальных компрессорных (насосных) установок для их пита­ния.

1.3. Электродвигательные ИМ. В них используют электродвигате­ли постоянного и переменного тока, в том числе асинхронные двухфазные с полым ротором, с конденсаторами в цепи обмот­ки управления, а также асинхронные трехфазные двигатели. Исполнительные двигатели постоянного тока имеют независи­мое возбуждение или возбуждение от постоянных магнитов. Управляют этими двигателями, изменяя напряжение на якоре или на обмотке возбуждения (якорное или полюсное управле­ние).

В большинстве конструкций электрических ИМ применяют двухфазные и трехфазные асинхронные двигатели.

Асинхронный двухфазный двигатель приближенно можно рас­сматривать как инерционное звено, если выходная величина — уг­ловая скорость ротора, или как два последовательно соединенных звена — интегрирующее и инерционное, если выходная величи­на — угол а поворота ротора

РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ

Устройство, позволяющее изменять направление или расход потока вещества или энергии в соответствии с требованиями ТП, называют регулирующим органом (РО).

Работоспособность РО определяется его характеристиками: ди­апазоном регулирования и рабочей расходной характеристикой.

Отношение максимального расхода среды G_max к минимально­му G_min, соответствующему перемещению РО из одного крайнего положения h_min в другое h_max, называют диапазоном регулирования

R = G_max /G_min

Зависимость расхода среды от положения РО h называют рабо­чей расходной характеристикой

G = f (h).

При разработке, выборе и наладке РО для обеспечения воз­можности эффективного управления ТП в широком диапазоне нагрузок и при разных режимах следует обеспечить достаточный диапазон регулирования и линейную рабочую характеристику в пределах этого диапазона. Используемые в сельскохозяйственном производстве РО можно разделить на три группы.

Регулирующие органы объемного типа (рис. 4.6, а). Они изменя­ют расход среды за счет изменения ее объема (например, ленточные питатели-дозаторы компонентовкормовых смесей). Материал на ленту поступает непосредственно из бункера через воронку в его нижней части. На фронтальной грани воронки в вертикальных направляющих перемещается заслонка, посредством которой осу­ществляется регулирование производительности питателя.

Рис. 2. Регулирующие органы:

а — ленточный питатель (объемный); б — вибрационный питатель; в — ленточный питатель

(скоростной); г — тарельчатый питатель; д — шнековый питатель; е — секторный питатель-

ж — тарельчатый клапан; з — золотниковый клапан; и — поворотная заслонка

Скачано с www.znanio.ru