Следящий электропривод

Следящая система, обеспечивающая воспроизведение некоторых механических перемещений на управляемом объекте посредством исполнительного электродвигателя (ИЭ). С. э. включает в себя задающее устройство, Измерительный преобразователь, орган сравнения, усилитель и ИЭ. Задающее устройство вырабатывает исходный сигнал (изменяющийся, как правило, по произвольному закону). Измерительный преобразователь непрерывно измеряет фактическое значение воспроизводимой величины на управляемом объекте, которое при помощи органа сравнения сопоставляется с заданным. Обычно измерительный преобразователь и орган сравнения объединены в одном устройстве, вырабатывающем электрический сигнал рассогласования (СР), пропорциональный разности между заданным и фактическими значениями воспроизводимой величины. СР (в виде напряжения или тока) поступает на вход усилителя, а затем на ИЭ, осуществляющий такое движение управляемого объекта, при котором СР уменьшается. В отсутствие СР ротор электродвигателя находится в покое.

Различают С. э. с непрерывным и дискретным управлением. Особенностью первого является непрерывное регулирование напряжения (мощности) ИЭ в функции СР. В простейшем случае эта зависимость линейна. С. э. с дискретным управлением подразделяются на релейные и импульсные. В релейных С. э. в качестве усилителя используют бесконтактные Реле, которые при определённой величине СР включают ИЭ на полную мощность. В импульсных С. э. включение ИЭ осуществляется периодически, через определённые (равные) промежутки времени управляющими импульсами тока, амплитуда, длительность или частота которых являются функцией СР.

В большинстве С. э. задаваемой величиной является угол поворота входного вала, а регулируемой — угол поворота выходного вала, с которым связан управляемый объект. В качестве измерительных преобразователей наибольшее распространение в таких устройствах получили Потенциометры и индукционные машины переменного тока типа Сельсинов или поворотных трансформаторов. С. э. находят применение в различных системах управления, передачи информации и измерения.

№62 Электропривод с шаговыми двигателями, линейные и координатные шаговые приводы.

Ша́говый электродви́гатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.

Линейный шаговый электродвигательПри возбуждении со стороны ротора - якоря, получаем шаговый двигатель активного типа. Со стороны статора - индукторный, который получил широкое применение. Ход плоского электродвигателя ограничен его длиной. Закрепив индуктор, получим перемещение магнитной системы. В индукторе некоторых электродвигателей профрезированы зубцы. Для уменьшения эксплуатационного зазора и улучшения эксплуатационных показателей линейных шаговых двигателей используются воздушные опоры. Сжатый воздух, проходя через калиброванные отверстия якоря, создает воздушную подушку 15-20 микрон. В ряде случаев предусматривается магнитная фиксация ротора при отключении питания. Разработано большое количество комбинированных электродвигателей. Так сочетание пары электродвигателей перпендикулярно в одной раме образуют планарный электродвигатель. Он может осуществлять двухкоординатное движение на плоскости, являющейся индукторами. Большое усилие притяжения к плите позволяет такому двигателю работать в любом положении. Простота и однотипность физических процессов в шаговых двигателях, их конструктивная пластичность позволили разработать бесконтактные электромеханические и электронные модули, реализующие сложное многокоординатное движение без дорогостоящих и изнашивающихся кинематических преобразователей.

Микропроцессорное управление электроприводом дает возможность выбирать оптимальные режимы работы для разных промышленных установок, гибко перестраивать программы движения, компенсировать систематические погрешности изготовления модулей. Отмеченные особенности делают многокоординатный шаговый привод весьма перспективным для робототехники и построение гибкого автоматизированного производства. Отличительная особенность гибкой автоматизации состоит в совмещении транспортных и технологических операций в одной установке. На основе модульного привода создано новое поколение прецизионной аппаратуры для электронной и других отраслей промышленности.

КоординатныеПри работе двигателя на его индукторе закрепляют три датчика положения: два датчика, например, на координату X и один – на координату Y. Два датчика положения на одной из координат двигателя позволяют по разности их показаний легко установить факт разворота индуктора и, следовательно, бороться При работе двигателя на его индукторе закрепляют три датчика положения: два датчика, например, на координату X и один – на координату Y. Два датчика положения на одной из координат двигателя позволяют по разности их показаний легко установить факт разворота индуктора и, следовательно, бороться посредством соответствующего алгоритма управления с этим нежелательным явлением.

№63 Принципы построения взаимосвязанного электропривода, электропривод низких скоростей, электропривод c электрическим валом.

Взаимосвязанный электропривод содержит два и более электродвигателей, приводящих в движение один и более исполнительных механизмов. При этом, если электродвигатели связаны между собой механически (работают на 1 вал), то электропривод называют многодвигательным. Если же электродвигатели связаны только электрическими цепями, то электропривод называют электрическим валом. Классификация электроприводов по виду электрического силового преобразователя:

управляемые и неуправляемые; с выпрямителем или инвертором; с преобразованием напряжения или частоты; со звеном постоянного или переменного тока , или их совокупностью.

Также весьма разнообразна элементная база силовых преобразователей: электромашинные системы, магнитные усилители, ионные и полупроводниковые элементы. Благодаря вышеотмеченномы рознообразию видов электропривода, он получил широкое применение во всех сферах человеческого общества, начиная от промышленного производства и до бытовых сфер. Этим и определяется исключительно большой диапазон мощностей электроприводов — от долей Вт до десятков МВт. Такие электроприводы применяются в газо- и нефтеперекачивающих станциях, прокатных станах, конвейерах, металлорежущих станках и т.д. В основном, предпочтение в таких случаях отдается индивидуальному автоматизированному электроприводу.

В области низких скоростей в условиях однонаправленности движения в значительной мере проявляется нелинейный характер нагрузки, эбусловленный силами трения. В системах малой мощности занимают бальшое место узлы трения, среди которых наиболее распространенны и являются опоры трения скольжения и качения,зубчатые и винтовые передачи

№64Электропривод с однофазными и двухфазными двигателями. Электропривод с однофазным коллекторным двигателем.

Электропривод основных механизмов пищевой (химической) промышленности.

Однофазные асинхронные двигатели - машины небольшой мощности, которые по конструктивному исполнению напоминают аналогичные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от трехфазных двигателей устройством статора, где в пазах магнитопровода находится двухфазная обмотка, состоящая из основной, или рабочей, фазы с фазной зоной 120 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями С1 и С2, и вспомогательной, или пусковой, фазы с фазной зоной 60 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями В1 и В2 .

Магнитные оси этих фаз обмотки смещены относительно друг друга па угол 0 = 90 эл. град. Одна рабочая фаза, присоединенная к питающей сети переменного напряжения, не может вызвать вращения ротора, так как ток ее возбуждает переменное магнитное поле с неподвижной осью симметрии, характеризуемое гармонически изменяющейся во времени магнитной индукцией.

В двухфазных асинхронных двигателях обе фазы обмотки статора с фазными зонами по 90 эл. град являются рабочими. Они расположены в пазах магнитопровода статора так, что их магнитные оси образуют угол 90 эл. град. Эти фазы обмотки статора отличаются друг от друга не только числом витков, но и номинальными напряжениями и токами, хотя при номинальном режиме двигателя полные мощности их одинаковы.

В одной из фаз обмотки статора постоянно находится конденсатор Ср, который в условиях номинального режима двигателя обеспечивает возбуждение кругового вращающегося магнитного поля.

Колле́кторный электродви́гатель — электрическая машина, в которой датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство —щёточно-коллекторный узел. Строго говоря, универсальный коллекторный электродвигатель является коллекторным электродвигателем постоянного тока с последовательно включенными обмотками возбуждения (статора), оптимизированным для работы на переменном токе бытовой электрической сети. Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, так как за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и результирующий момент остаётся направленным в одну сторону.

Общие достоинства коллекторных двигателей постоянного тока — простота изготовления, эксплуатации и ремонта, достаточно большой ресурс.

К недостаткам можно отнести то, что эффективные конструкции (с большим КПД и малой массой) таких двигателей являются низкомоментыми и быстроходными (сотни и тысячи оборотов в минуту), поэтому для большинства приводов (кроме вентиляторов и насосов) необходимы редукторы. Это утверждение не вполне верно, но обоснованно. Электрическая машина, построенная на низкую скорость, вообще имеет заниженный КПД и связанные с ним проблемы охлаждения. Скорее всего проблема лежит так, что изящных решений для неё нет.

Электропривод основных механизмов пищевой (химической) промышленности. - это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. Современный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими.

№65Электропривод запорной и регулирующей арматуры пищевых (химических) производств.

Регулирующая арматура — это вид трубопроводной арматуры, предназначенный для регулирования параметров рабочей среды. В понятие регулирования параметров входит регулирование расхода среды, поддержания давления среды в заданных пределах, смешивание различных сред в необходимых пропорциях, поддержание заданного уровня жидкости в сосудах и некоторые другие. Выполнение всех своих функций регулирующая арматура осуществляет за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение.

В зависимости от конкретных условий эксплуатации применяются различные виды управления регулирующей арматурой, чаще всего при этом используются внешние источники энергии и управление по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды в трубопроводе. Используется также автоматическое управление непосредственно от рабочей среды. В современной промышленности уже редко, но все же встречается, основной способ управления регуляторами в прошлом — ручное управление (см. рисунок справа).

В зависимости от параметров рабочей среды (давления, температуры, химического состава и др.) к каждому виду регулирования предъявляются различные требования, что привело к появлению множества конструктивных типов регулирующей арматуры. С точки зрения автоматизации промышленных предприятий каждый из них рассматривается как элемент системы автоматического управления технологическим процессом, протекающим с участием жидких и газообразных рабочих сред и регулирующимся под воздействием получаемой командной информации.

Электроприводы позволяют осуществлять:

- Закрывание и открывание прохода арматуры с пульта управления нажатием пусковых кнопок и остановку запорного устройства арматуры в любом промежуточном положении нажатием кнопки "стоп".

- Управление электроприводом в двух режимах: дистанционно с пульта управления и на месте вручную.

- Автоматическое отключение электродвигателя муфтой ограничения крутящего момента при достижении заданного крутящего момента на выходном валу в положениях "закрыто", "открыто" или при аварийном заедании подвижных частей в процессе хода на закрывание и открывание.

- Сигнализацию на пульте управления крайних положений запорного устройства арматуры и срабатывания муфты ограничения крутящего момента.

- Автоматическое отключение электродвигателя путевыми выключателями при достижении запорным устройством арматуры крайних положений.

- Местное указание крайних и промежуточных положений запорного устройства арматуры на шкале местного указателя.

- Дистанционное указание степени открытия прохода арматуры на пульте управления (при наличии датчика положений).

- Автоматическое переключение электропривода из положения ручного управления на электрическое или независимое ручное и электрическое управление.

- Электрическую блокировку электропривода с работой других механизмов и агрегатов.

- Регулирование величины крутящего момента в пределах, указанных в таблице.

№66 Электрические исполнительные механизмы

Исполнительным механизмом в системах управления обычно называют устройство, предназначенное для перемещения рабочего органа в соответствии с сигналами, поступающими от управляющего устройства. Рабочими органами могут быть различного рода дроссельные заслонки, клапана, задвижки, шиберы, направляющие аппараты и другие, регулирующие и запорные органы, способные производить изменение количества энергии или рабочего вещества, поступающего в объект управления.

Основными показателями, при выборе исполнительные механизмы по каталогу, являются: номинальный момент и пусковой момент. Номинальный момент – это величина момента сопротивления или усилия, которые исполнительный механизм может преодолевать при номинальном значении управляющего сигнала. Пусковой момент – это максимальное значение крутящего момента или усилия, развиваемого исполнительным механизмом в момент включения под действием номинальной величины управляющего сигнала. Для уменьшения времени разгона пусковой момент исполнительного механизма обычно в 2 – 2,5 раза превышает номинальный момент.

Механизмы ПР (поступательно регулирующий):

Для дозирующих устройств с поступательным перемещением регулирующего органа можно применять исполнительные механизмы типа ПР . Ход штока составляет 19 мм. Эти устройства пригодны и для осуществления вращательного движения. Максимальный угол поворота составляет 180°.

Механизмы ИМ (исполнительный механизм):

При вращательном движении регулирующего органа можно применять исполнительные механизмы серий ИМ , различные модификации которых позволяют получить угол поворота в пределах от 0 до 360° при вращающем моменте от 2 до 100 кгс ■ м. Имеются также многооборотные варианты этих серий.

Исполнительные механизмы типов ПР и серий ИМ и ИМТ могут применяться только при горизонтальном положении выходного вала.

Механизм электромеханический многооборотный МЭМ:

Назначение: Механизм исполнительный электрический многоборотный МЭМ предназначен для перемещения регулирующих органов самотормозящейся запорно-регулирующей арматуры в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами, поступающими от регулирующих и управляющих устройств. Механизм устанавливается непосредственно на трубопроводной арматуре. Пространственное положение механизмов - любое, определяемое положением трубопроводной арматуры. Управление механизмами - контактное или бесконтактное.

Механизм электромеханический прямоходный МЭП:

Предназначены для перемещения затворных частей исполнительн0ых звеньев (запорно-регулирующих клапанов и регулирующих гидроэлеваторов) по сигналу управления от управляющего звена. Механизмы могут комплектоваться дополнительными функциями для отслеживания положения затвора исполнительного звена и выдачи дополнительных сигналов при определенном положении затворных частей арматуры.

Механизм электрический однооборотный МЭО:

Однооборотные (или неполноповоротные) электрические исполнительные механизмы и приводы МЭО предназначены для передачи крутящего момента арматуре при ее повороте на один оборот или менее (от 0 до 360°).Механизмы МЭО предназначены для приведения в действие запорно-регулирующей арматуры в системах автоматического регулирования технологическими процессами, в соответствии с командными сигналами регулирующих и управляющих устройств.

Механизм электромеханический однооборотный МЭК:

Механизмы исполнительные электрические однооборотные постоянной скорости МЭК предназначены для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств. Принцип работы механизмов заключается в преобразовании электрического сигнала поступающего от регулирующего или управляющего устройства во вращательное перемещение выходного вала.

№67 Расчет электропривода насосов, компрессоров и вентиляторов

Расчет мощности электропривода насоса:

Р=k₃QHρg*10^-3/(3600*η_нη_п) , где k₃-коэффициент запаса (k₃= 1,1-1,5), Q-подача насоса, H-полный напор, ρ-плотность перекачиваемой жидкости, g=9,81 – ускорение свободного падения, η_н – КПД насоса, η_п- КПД передачи

Электропривод насоса выбирается по каталогу в соответствия рассчитанной мощностью.

Расчет мощности электропривода компрессора:

Р=k₃QА*10^-3/η_кη_п , где k₃-коэффициент запаса (k₃= 1,1-1,5), Q-производительность компрессора, А-работа изотермического и адиабатического сжатия одного метра кубического атмосферного воздуха давлением 0,1 МПа до требуемого давления Р₂ , η_к – КПД компрессора, η_п- КПД передачи

Электропривод компрессора выбирается по каталогу в соответствия рассчитанной мощностью.

Расчет мощности электропривода вентилятора:

Р=k₃QН*10^-3/(3600*η_вη_п) , где k₃-коэффициент запаса (k₃= 1,1-1,2 при мощности 5 кВт, k₃= 1,5 – при мощности до 2кВт, k₃= 2,0 при мощности до 1кВт), Q-подача вентилятора, Н-полный напор , η_в – КПД вентилятора, η_п- КПД передачи

Электропривод вентилятора выбирается по каталогу в соответствия рассчитанной мощностью.

№68 Расчет электропривода мешалок.

Рамную мешалку можно рассматривать как сочетание горизонтальных лопастей ǀ , вертикальных лопастей ǁ и сферической (опорной) части ǀǀǀ . Для расчета мощности электродвигателя мешалки следует сперва найти :

Мощность вращения горизонтальных лопастей : P_Г=60*10^-8*k_л zFлD3n3ρ/η

где k_л- коэффициент , зависит от формы лопастей (определяется по таблице), z – число пар горизонтальных лопастей, F_л=b₁h₁sinβ, β- угол наклона лопастей к направлению вращения (для горизонтальных лопастей sinβ=1 ), D-диаметр окружности описываемый горизонтальной лопастью, n – частота вращения, ρ- плотность жидкости.

Мощность вращения вертикальных лопастей : P_в=18*10^-8*k_л zh₂(D₂⁴-D₁⁴)n³ρ/η

где k_л- коэффициент , зависит от формы лопастей (определяется по таблице), z – число пар вертикальных лопастей, h₂- высота вертикальной лопасти, D₂=D-2b₂ , D₂=D – диаметр окружности, описываемый вертикальной лопастью, n – частота вращения, ρ- плотность жидкости.

Мощность вращения сферической части: P_с=15*10^-7*k_л z(R₂⁵-R₁⁵)n³ρ/η

где k_л- коэффициент , зависит от формы лопастей (определяется по таблице), z – число пар лопастей сфирической части, R₂=R-b₂ , R₂ –радиус сферической части, n – частота вращения, ρ- плотность жидкости.

Суммарная мощность по валу привода P_м= P_Г +P_Г + P_Г

Мощность с учетом запаса (k_з=1,15) : P= k_зP_м

Электродвигатель выбирается по каталогу по мощность равной или немного большей рассчитанной P .

№69 Расчет электропривода центрифуг.

Расчет двигателя для привода центрифуги по периодическому действию производится по пусковому режиму. Ообщая мощность необходимая для пуска центрифуги, рассчитывается по формуле : P= P₁ +P₂ + P₃+ P₄

где P₁-мощность, затрачиваемая на преодоление инерции барабана, P₂- мощность, затрачиваемая на приодоление инерции материала, Р₃ – мощность затрачиваемая на преодоление трения в подшипниках вала, Р₄- мощность трения барабана о воздух.

Р₁ = m_бν²/2000τ_n , где m_б - масса барабана, ν – скорость барабана

Р₂ = 1,86V_б ρ_c ν²/1000τ_n , где V_б - объем барабана, ν – скорость барабана, ρ_c –плотность суспензии в барабане

Р₃ = fm_Σ g ν_в/1000 , где m_Σ -суммарная масса узлов, опирающихся на подшипники, ν_в–окружная скорость вала, g–ускорение свободного падения 9,81 м/с²

Р₄=(D/2)⁵n³ *10^-8 – мощность трения барабана о воздух

Динамический момент : М = 9550Р/n

Электродвигатель выбирается по каталогу в соответствия рассчитанной мощностью.

№70 Основные особенности электроприводов.

В современном промышленном производстве, коммунальном хозяйстве и в других областях наибольшее применение находит электропривод (электрический привод).

Такое широкое применение электропривода объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению с другими видами приводов: использование электрической энергии, распределение и преобразование которой в другие виды энергии, в том числе и в механическую, наиболее экономично; большой диапазон мощности электроприводов и скорости их движения; разнообразие конструктивных исполнений, что позволяет рационально сочленять привод с исполнительным органом рабочей машины и использовать для работы в различных условиях - в воде, среде агрессивных жидкостей и газов, космическом пространстве; простота автоматизации технологических процессов; высокий КПД и экологическая чистота.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 409; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!