Электрические исполнительные устройства переменной скорости.
В основу бесконтактных электрических исполнительных механизмов переменной скорости положен способ регулирования скорости асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при постоянной частоте путем изменения значения или симметрии напряжения, подводимого к обмоткам двигателя. Для расширения зоны пропорциональности между величиной управляющего сигнала и скоростью и для повышения устойчивости работы исполнительных механизмов при малых скоростях вращения ротора в исполнительные механизмы переменной скорости вводится стабилизирующая отрицательная обратная связь по скорости вращения.
Конструкции электродвигательных исполнительных механизмов.
Основным элементом электромоторного исполнительного механизма является двигатель.
В электрических исполнительных механизмах принципиально возможно применение как двигателей постоянного тока, так и двигателей переменного тока. Однако двигатели постоянного тока в исполнительных механизмах применяются значительно реже, чем двигатели переменного тока.
Несмотря на то, что в исполнительных механизмах двигателями постоянного тока легко можно осуществлять регулирование величины крутящего момента, наличие в конструкции последних скользящих контактов – коллектора и щеток – приводит к резкому снижению надежности работы этих механизмов, а также к необходимости систематического ухода за ними. Кроме того, применение электродвигателей постоянного тока требует специальных преобразователей, так как в промышленных системах в основном применяется переменный ток. Чаще всего в исполнительных механизмах применяются трехфазные короткозамкнутые и двухфазные конденсаторные асинхронные электродвигатели.
Любой асинхронный электродвигатель состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, величина которого колеблется от 0.1 мм в двигателях малой мощности до 1-1.5 мм в двигателях большой мощности.
В электродвигательных исполнительных механизмах должна быть предусмотрена система защиты, предохраняющая как сами исполнительные механизмы, так и приводные органы от перегрузок и возможных их поломок.
Системы защиты, применяемые в настоящее время в электрических исполнительных механизмах, можно разделить на две категории:
− использующие тепловые или электрические реле;
− использующие механические или электромеханические муфты ограничения крутящего момента.
Самым простым способом защиты электромоторных исполнительных механизмов является способ с использованием тепловых реле. Действие защиты с тепловым реле основано на размыкании его контактов при нагревании свыше установленной нормы нагревательного, элемента (чаще всего в качестве него используется биметаллическая пластинка), через который пропускается электрический ток, идущий на обмотки электродвигателя (рабочий ток).
Основным недостатком тепловых реле является то, что их установка почти не поддается регулированию, а их время – токовая характеристика срабатывания изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Кроме того, тепловые реле имеют значительное время запаздывания срабатывания. Поэтому в системах управления электромоторными исполнительными механизмами защита посредством тепловых реле обычно применяется только в качестве дополнительной системы зашиты.
Действие систем защиты электромоторных исполнительных механизмов с использованием токовых реле основано на размыкании цепей подвода тока к электродвигателю при увеличении тока в них до определенной величины.
Токовое реле является несложным устройством, состоящим из электромагнита и подвижного якоря, который при своем движении размыкает (или замыкает) соответствующие контакты.