Класифікація електричних виконавчих механізмів

Електронним виконавчим механізмом в системах управління зазвичай називають пристрій, створене для переміщення робочого органу відповідно до сигналами, які надходять від керуючого пристрою.

Робочими органами можуть бути різного роду дросельні заслінки, клапани, засувки, шибери, направляючі апарати та інші регулюючі та запірні органи, здатні створювати зміна кількості енергії або робочого речовини, що надходить в об`єкт управління. При цьому переміщення робочих органів може бути як поступальним, так і обертальним в межах 1-го або декількох оборотів. Отже, виконавчий механізм за допомогою робочого органу виробляє безпосередній вплив на керований об`єкт.

У загальному випадку електронний виконавчий механізм складається з електроприводу, редуктора, вузла зворотного зв`язку, датчика покажчика положення вихідного елемента і кінцевих вимикачів.

Як електроприводу в робочих механізмах вживаються або електромагніти, або електродвигуни із знижуючим редуктором для зниження швидкості переміщення вихідного елемента до величини, що забезпечує можливість конкретного з`єднання цього елемента (вала або штока) з робочим органом.

Вузли зворотному зв`язку створені для введення в контур регулювання впливу, пропорційного величині переміщення вихідного елемента виконавчого механізму, а як слід, і зчленованого з ним робочого органу. За допомогою кінцевих вимикачів робиться відключення електроприводу виконавчого механізму при досягненні робочим органом власних кінцевих положень щоб уникнути ймовірних пошкоджень механічних ланок, також для обмеження переміщення робочого органу.

Зазвичай, потужність сигналу, що виробляється регулюючим пристроєм, буває недостатньою для конкретного переміщення робочого органу, тому виконавчий механізм можна розглядати як підсилювач потужності, в якому слабенький вхідний сигнал, посилюючись у багато разів, передається на робочий орган.

Всі електронні виконавчі механізми, що знайшли широке застосування в самих різних галузях сучасної техніки автоматизації виробничих процесів, можна поділити на дві основні групи:

1) електричні

2) електродвигунні.

До першої групи належать спочатку соленоїдні електроприводи, створені для управління різного роду регулюючими і запірними клапанами, вентилями, Золотниками і т. П. Сюди ж можна віднести виконавчі механізми з різними видами електричних муфт. Характерна особливість електронних виконавчих пристроїв цієї групи полягає в тому, що потрібне для перестановки робочого органу зусилля створюється за рахунок електромагніта, що є невід`ємною частиною виконавчого механізму.

Для цілей регулювання соленоїдні механізми зазвичай використовуються виключно в системах двохпозиційного регулювання. У системах автоматичного управління в якості виконавчих частин часто використовуються електричні муфти, які поділяються на муфти тертя і муфти ковзання.

До 2-ой, найбільш поширеною в даний час групи належать електричні виконавчі механізми з електродвигунами різних типів і конструкцій.

Електродвигунні виконавчі механізми зазвичай складаються з мотора, редуктора і гальма (останнього час від часу може і не бути). Сигнал управління надходить відразу до движку і гальма, механізм растормаживается і движок надає руху вихідний орган. При зникненні сигналу движок вимикається, а гальмо зупиняє механізм. Простота схеми, мале число частин, що беруть участь у формуванні регулюючого впливу, і високі експлуатаційні характеристики зробили виконавчі механізми з керованими двигунами основою для створення виконавчих пристроїв сучасних промислових систем автоматичного регулювання.

Є, хоча й не набули широкого поширення, виконавчі механізми з некерованими двигунами, які містять керовану електронним сигналом механічну, електронну або гідравлічну муфту. Відповідною їх особливістю є те, що движок в їх працює безперервно завжди роботи системи регулювання, а сигнал управління від регулюючого приладу передається робочому органу через керовану муфту

Виконавчі механізми з керованими двигунами в свою чергу можна поділити за методом побудови системи управління на механізми з контактним і безконтактним керуванням.

Включення, відключення і реверсування електродвигунів виконавчих пристроїв з контактним керуванням робиться за допомогою різної релейного або контактної апаратури. Це визначає основну відмінну рису виконавчих пристроїв з контактним керуванням: у таких пристроїв швидкість вихідного органу не залежить від величини керуючого сигналу, що подається на вхід виконавчого пристрою, а напрямок переміщення визначається знаком (або фазою) цього сигналу. Тому виконавчі механізми з контактним керуванням відносять зазвичай до виконавчих пристроїв з постійною швидкістю переміщення робочого органу.

Для отримання середньої змінної швидкості переміщення вихідного органу виконавчого механізму при контактному управлінні широко використовується імпульсний режим роботи його електродвигуна.

У більшості виконавчих пристроїв, створених для роботи в схемах з контактним керуванням, вживаються реверсивні електродвигуни. Застосування електродвигунів крутяться виключно в одну сторону, дуже обмежена, але все таки має місце.

Безконтактні електронні виконавчі механізми відрізняються підвищеною надійністю і дозволяють відносно просто отримувати як постійну, так і змінну швидкість переміщення вихідного органу. Для безконтактного управління виконавчими механізмами вживаються електричні, магнітні або напівпровідникові підсилювачі, також їх поєднання. При роботі керуючих підсилювачів в релейному режимі швидкість переміщення вихідного органу виконавчих пристроїв постійна.

Як електронні виконавчі механізми з контактним керуванням, так і з використанням безконтактної технології можна поділяти також за такими ознаками.

За призначенням: з обертовим рухом вихідного валу - одіооборотние- з обертовим рухом вихідного валу - многооборотпие- з поступальним рухом вихідного вала - прямоходпие.

До вподоби діяння: позиційного деянія- пропорційного діяння.

За виконання: в звичайному виконанні, в особливому виконанні (пилеводозащіщенном, вибухонебезпечному, тропічному, морському і т. П.).

Вихідний вал однооборотний виконавчих пристроїв може крутитися в межах 1-го повного обороту. Такі механізми характеризуються величиною крутного моменту на вихідному валу і часом його повного обороту.

На відміну від однооборотний багатооборотні механізми, вихідний вал яких може виробляти переміщення в межах декількох, час від часу значної кількості, оборотів, характеризуються також повним числом обертів вихідного вала.

Прямоходні механізми мають поступальний рух вихідного штока і оцінюються зусиллям на штоку, величиною повного ходу штока, часом його переміщення на ділянці повного ходу і по швидкості руху вихідної органу в оборотах за хвилину для однооборотний і багатооборотних і в міліметрах за секунду для прямоходовій пристроїв.

Конструкція виконавчих пристроїв позиційного діяння така, що за допомогою їх робочі органи можна встановлювати виключно в певні фіксовані положення. У більшості випадків таких положень буває два: «відкрито» і «закрито». У загальному випадку може бути існування і багатопозиційних пристроїв. Виконавчі механізми позиційного діяння зазвичай не мають пристроїв для отримання сигналу зворотного зв`язку по положенню вихідного органу.

Виконавчі механізми пропорційного діяння конструктивно такі, що забезпечують в даних межах установку робочого органу в будь-який середнє положення залежно від величини і тривалості керуючого сигналу. Подібні виконавчі механізми можуть вживатися як в позиційних, так і в П, ПІ і ПІД-системах автоматичного регулювання.

Існування електронних виконавчих пристроїв як звичайного, так і особливих виконань значною мірою розширює ймовірні області їх практичного впровадження.