Игумнов Н. П. Типовые элементы и устройства систем автоматического управления (стр. 25 из 33)

В исполнительных механизмах переменной скорости с бесконтактным управлением типа МЭК-К используют двухфазный асинхронный двигатель, который получает питание от двухтактных магнитных усилителей с внутренней положительной обратной связью. В схему исполнительного механизма МЭК-25Б, рисунок 6.10 входят: двухтактный дифференциальный магнитный усилитель с выходом на переменном токе МУ; дистанционное УД или автоматическое УА управление через командоаппарат SH; конечные выключатели SQ1 и SQ2 – для ограничения угла поворота выходного вала двигателя; индуктивный датчик указателя ДУП; электромагнитный тормоз YA – для торможения двигателем, переключатель П при дистанционном управлении.

Вращение двигателя через редуктор воздействует на регулирующий орган РО.

Рисунок 6.10 – Схема исполнительного механизма типа МЭК-25КБ

Контрольные вопросы:

1. Основные типы электрических исполнительных механизмов.

2. Из каких элементов состоит электрических исполнительный механизм? Их назначение.

3. Особенности управления электрическими исполнительными механизмами постоянной и переменной скорости.

Глава 7 Бесконтактные коммутирующие устройства

7.1 Магнитные усилители

Магнитные усилители применяются для управления электродвигателями самых различных типов, в том числе и электрическими исполнительными устройствами.

Основным элементом МУ является замкнутый сердечник из ферромагнитного материала, рисунок 7.1. На сердечнике имеется две обмотки, одна из которых питается постоянным током и называется управляющей, а вторая – переменным током и называется рабочей.

б

а – с О-образным сердечником; б – с Ш-образным вердечником

Рисунок 7.1 – Упрощенные схемы магнитных усилителей

Намагничивание сердечников осуществляется постоянным и переменным магнитными полями. Сигнал в виде напряжения U₁ постоянного тока подается на управляющую обмотку, ток которой создает постоянную составляющую магнитного поля. Синусоидальное изменение переменной составляющей индукции обусловлено синусоидальным напряжением, приложенным к рабочей обмотке.

К недостаткам простейшего МУ относятся следующие:

1) в обмотке управления постоянного тока наводится значительная ЭДС переменного тока;

2) усилитель не обладает чувствительностью к полярности входного постоянного сигнала;

3) усилитель имеет зону нечувствительности, в пределах которой изменение постоянного тока не вызывает заметного изменения силы тока в рабочей обмотке.

Для устранения перечисленных недостатков используются более сложные схемы, рисунок 7.1, б. В них управляющая обмотка расположена на средней части Ш-образного сердечника. Магнитные потоки Ф1 и Ф2, создаваемые намагничивающими силами переменного тока в среднем сердечнике, направлены навстречу друг другу и исключают индуктирование ЭДС переменного тока в обмотке управления. Сечение средней части сердечника равно сумме сечений крайних сердечников. Поэтому при равенстве магнитных потоков Ф1 и Ф2 в обмотке управления, размещенной на среднем сердечнике, не будет наводиться ЭДС переменного тока. Для того, чтобы МУ стал чувствительным к полярности входного сигнала, необходимо на среднем сердечнике МУ иметь дополнительную обмотку, называемую обмоткой смещения, к которой подводится постоянное напряжение смещения, на рисунке 7.1, б не показана. Благодаря этому смещению создается постоянное подмагничивание, что позволяет МУ стать чувствительным к знаку сигнала, поступающего на управляющую обмотку.

С увеличением подмагничивающего поля изменяется магнитное состояние материала сердечника, т.е. уменьшается его магнитная проницаемость.

Сила тока в рабочей обмотке МУ (в А)

где R = R_р + R_н – активное сопротивление обмотки и нагрузки, Ом; x_L = ωL= 0,8πƒω² _~sµ_~/l – реактивное сопротивление, Ом; ƒ – частота ЭДС сети, Гц; ω² _~ - число витков в обмотке; s – сечение магнитопровода, см²; µ_~ - магнитная проницаемость, Гн/м; l – длина средней силовой линии магнитопровода, м.

Уменьшение µ_~ приводит к увеличению x_L и I₂.

Если через обмотку управления пропустить постоянный ток I₁, то в сердечнике будут действовать постоянная и переменная слагающие магнитной индукции. По мере увеличения постоянного напряжения постоянная составляющая магнитной индукции возрастает и магнитная проницаемость в сердечнике меняется. Таким образом, путем изменения силы тока подмагничивания I₁ можно управлять переменным током в рабочей обмотке МУ, а следовательно, и в соединенной с ней последовательно нагрузке R_н.

Коэффициент усиления по мощности МУ (без обратных связей) имеет сравнительно небольшое значение (порядка нескольких десятков):

где Р_н – мощность, выделяемая в нагрузке при подмагничивании, кВт; Р_у – мощность, затрачиваемая в цепи управления, кВт.

Для изменения коэффициента усиления в МУ используются обратные связи – внешние и внутренние.

Рассмотрим нереверсивную схему бесконтактного управления двигателем постоянного тока независимого возбуждения, см. рисунок 7.2. Ток I₁ в первичной обмотке трансформатора, подключенной к источнику питания напряжением U₁, регулируется магнитным усилителем МУ. При отсутствии управляющего сигнала U_у на обмотку управления ω_у магнитного усилителя сопротивление рабочих обмоток ω_р этого усилителя Z_р значительно, поэтому ток I₁ настолько мал, что напряжение на выходе трансформатора U₂ ≈ 0. При подаче управляющего сигнала U_у происходит насыщение магнитопровода МУ, сопротивление рабочих обмоток Z_р уменьшается, а ток в первичной обмотке трансформатора увеличивается. При этих условиях напряжение U₂ на выходе трансформатора возрастает до требуемого значения. Переменный ток I₂ во вторичной цепи трансформатора посредством выпрямителя B преобразуется в постоянный ток I_а, который, проходя по обмотке якоря двигателя М, вызывает вращение якоря. Обмотка возбуждения ОВ двигателя включена в сеть постоянного тока на напряжение U_а.