6.6. Электромеханические преобразователи
Электромеханические преобразователи применяются для преобразования электрических величин в линейное или угловое перемещения. Преобразователи применяются для реализации электропневматических и электрогидравлических систем в качестве силовых преобразователей на стыке электрической и пневматической или гидравлической части. Наиболее простыми являются преобразователи электромагнитного и магнитоэлектрического типа. В электромагнитном преобразователе электромагнит создает тяговое усилие, которое уравновешивается силой со стороны плоской центрующей пружины. В дифференциальном преобразователе имеются два электромагнита тянущих якорь в противоположные стороны. Поступательное движение якоря передается на управляющие органы механогидравлических или механопневматических преобразователей.
В магнитоэлектрических преобразователях управляющий ток поступает в подвижную катушку находящуюся в магнитном поле постоянного магнита или электромагнита. Подвижная катушка механически связаны со штоком передающим усилие на механогидро или механопневмопреобразователь. Усилие, развиваемое магнитоэлектрическим преобразователем, практически не зависит от положения подвижной катушки и пропорционально току в ней. Постоянная времени магнитоэлектрического преобразователей обычно значительно меньше, чем постоянная времени электромагнитных преобразователей.
В магнитострикционных и электрострикционных преобразователях используются свойства некоторых материалов изменять свой размер в магнитном или электрическом полях.
6.7. Примеры реализации пневморегуляторов.
Рассмотрим в качестве примеров реализации некоторых регуляторов.
В пропорциональном пневматическом регуляторе, приведенным на рис.6.30 входной величиной является механическое перемещение заслонки 1, а выходной – перемещение штока 4. Смещение заслонки вызывает изменение давления над мембраной 2 исполнительного механизма. В результате мембрана смещается на величину, определяемую жесткостью пружины 3. В результате смещается связанный с мембраной шток, воздействуя на регулирующий орган. Взаимодействие элементов регулятора отражено в структурной схеме (Рис.6.30.).
В пропорционально-интегральном регуляторе (Рис.6.31)сигнал рассогласования от датчика поступает на вход усилителя-сумматора и, после усиления, воздействует на электромеханический преобразователь 1, смещающий струйную трубку 2 из нейтрального положения. Питание струйной трубки может проводиться как жидкостью, так и газом. Отклонение струйной трубки вызывает движение поршня 5 исполнительного механизма со скоростью, пропорциональной сигналу рассогласования.
Поршень изодрома 4 сместится на величину пропорциональную скорости исполнительного механизма и через реостатный датчик положения сформирует сигнал отрицательной обратной связи по скорости ИМ.
Структурная схема этого регулятора, отражающая функциональные связи, представлена на рис.6.32.
Пневматический пропорциональный регулятор легко реализуется на элементах системы УСЭППА (рис. 6.33). Регулятор состоит из сумматора-повторителя 2, задатчика 1, усилителя 3 и усилителя мощности 4. Задатчик регулятора образован последовательным соединением постоянного дросселя Д1 и элементом ”сопло - заслонка” задатчика 1. Установка задания осуществляется поджатием пружины в блоке задатчика.
На усилитель-сумматор 2 поступает сигнал рассогласования РВХ , сигнал от задатчика 1 и сигнал от внешнего задатчика РЗАД. Если сигнал датчика и сумма сигналов задатчиков равны, то мембранный блок находится в равновесии. С ростом сигнала рассогласования РВХ верхнее сопло будет прикрываться, а выходное давление – падать. Через сумматор, образованный регулируемым дросселем Д2 и дросселем Д3 выходное давление поступает в камеру отрицательной обратной связи Б усилителя 3. На сумматор через дроссель Д3 поступает выходное давление.
Настройка сумматора определяет степень воздействия отрицательной обратной связи и, следовательно, коэффициент передачи.
В камеру положительной обратной связи Д усилителя 3 поступает давление от задатчика, с помощью которого выходное давление настраивается на оптимальную для данного процесса управления величину (выбирается рабочая точка).
Для гашения автоколебаний в усилитель 3 вводятся две обратные связи: положительная – в камеру В и отрицательная – в камеру Г. Автоколебания предотвращаются из-за включения постоянного дросселя Д4 включенного в линию положительной обратной связи и вносящего дополнительный фазовый сдвиг. Выходной сигнал промежуточного усилителя 3 поступает на выходной усилитель мощности 4.
В пневматическом ПИ-регуляторе (рис.6.34) пропорциональная часть состоит из сумматора-повторителя 1 и сумматора на дросселях Д1 и Д2 реализующих отрицательную обратную связь через усилитель мощности 4. Интегральная часть (интегратор) состоит из усилителя-сумматора 2, дросселя Д3 и емкости V охваченных положительной обратной связью.
Сигналы рассогласования РВХ и задания РЗАД поступают на сумматоры повторитель 1 и интегратор. Связь между пропорциональной и интегральной частями регулятора осуществляется путем подачи выходного давления с выхода интегратора в камеры Д сумматора 1 и усилителя 3. На усилитель 3 поступают сигналы интегратора, усилителя-сумматора и сигнал отрицательной обратной связи с выходного усилителя мощности. Величина пропорциональной составляющей выходного сигнала изменяется путем изменения сопротивления дросселя Д1.Интегральная составляющая регулируется путем изменения сопротивления дросселя Д3.
