книги из ГПНТБ / Гинзбург, И. Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов учебник

При этом на выходе усилителя появляется переменное напря­ жение, фаза которого отличается от предыдущей на 180°. Для выбора оптимальных значений начальных токов в рабочих об­ мотках сердечников (равных половине максимального зна­ чения токов) применяется начальное смещение постоянным то­ ком, который подается в обмотки смещения от трансформатора Тр2 через диоды Ді и Д2 и резисторы Ri и R2. Для улучшения динамических характеристик усилителя в цепи рабочих обмоток включены резисторы R3 и Д4 и конденсаторы Сі и С2. Последние, кроме этого, уменьшают наводки на входе и остаточное напря­ жение на выходе усилителя. Этот же источник питания служит для получения постоянного тока, используемого для управления усилителем УМД при дистанционном управлении исполнитель­ ным механизмом и при управлении от регулирующего прибора.

Имеется ряд магнитных усилителей от УМД-4 до УМД-160, которые используются в зависимости от мощности исполнитель­ ных механизмов. В системе автоматического регулирования элек­ трической аналоговой ветви ГСП в качестве пускателя приме­ нен тиристорный усилитель У-101, на выходные клеммы которого подключается трехфазный электродвигатель исполнитель­ ного механизма МЭО-Б. Одна фаза двигателя непосредственно, подключена к фазе сети, а две другие его фазы подключаются через тиристорные ключи, осуществляющие пуск и реверс дви­ гателя.

Тиристорный усилитель рассчитан на подключение двигателей мощностью до 1,1 кВт; номинальное значение управляющего напряжения — 24 В постоянного тока, для дистанционного уп­ равления имеется источник напряжения 24 В постоянного тока.

2. Исполнительные механизмы

Элементами исполнительных механизмов, как следует из блок-схемы (рис. 69), являются электродвигатели, редукторы, тормозное устройство, датчики положения, указатели положения и микропереключатели. Эти элементы смонтированы, как пра­ вило, в едином корпусе.

Э л е к т р о д в и г а т е л и являются одним из основных узлов исполнительного механизма. Практически во всех исполнитель­ ных механизмах постоянной скорости применяются асинхрон­ ные двигатели переменного тока. При этом используются как однофазные, так и трехфазные двигатели. Схемы управления электродвигателями, питаемые от однофазной сети, проще, чем при питании от трехфазной сети. При незначительной мощности двигателей обычно используются двухфазные асинхронные дви­ гатели или трехфазные с фазосдвигающей емкостью; питание — от двухфазной сети. При больших мощностях целесообразно использовать трехфазные двигатели с питанием от трехфазной сети.

ПО

Первые бесконтактные исполнительные механизмы (ИМ-2Б, МЭК-10Б, МЭК-25Б) работали на базе электродвигателя типа АДП-362. Для более совершенных бесконтактных исполнитель­ ных механизмов (МЭО) используется специальная серия асин­ хронных однофазных конденсаторных малоинерционных двига­ телей типа ДАУ. Однофазное питание двигателя упрощает коммутацию электрических цепей и исключает необходимость применения защиты электродвигателя при исчезновении напря­ жения в одной из фаз, что требуется при трехфазном питании.

Двигатели типа ДАУ способны работать в режиме короткого замыкания. В этом случае не приходится опасаться перегрузок двигателя, а с исполнительного механизма снимаются ограни­ чения по числу и продолжительности включений. Кроме того, механизм не выходит из строя при заклинивании регулирующих органов. В системе автоматического регулирования электриче­ ской аналоговой ветви ГСП используются исполнительные ме­ ханизмы типа МЭО-Б с трехфазными электродвигателями.

дачи и на базе цилиндрических передач. Редукторы на цилин­ дрических передачах имеют значительно большие габариты и массу, худшие динамические характеристики. Если регулирую­ щий орган (движок реостата) пассивен, то можно использо­ вать редуктор с цилиндрической передачей, если активен (обла­ дает большими обратными усилиями), то необходимо применить редуктор с червячной передачей.

Бесконтактные исполнительные механизмы типа МЭО по­ строены преимущественно на базе редукторов, образованных из цилиндрических и планетарных передач. Поэтому недостатком таких редукторов является малая величина передаточного отно­ шения, практически осуществляемого в одной ступени, и отсут­ ствие торможения от действия обратного момента. Положитель­ ным свойством этих редукторов являются малый люфт, проч­ ность и долговечность. Редукторы в исполнительных механиз­ мах типа МЭО-Б построены на базе червячной передачи.

Ручное управление механизмом осуществляется вращением маховика ручного привода.

Т о р м о з н о е у с т р о й с т в о служит для останова привод­ ного электродвигателя с целью ограничения выбега при отсут­ ствии управляющего сигнала. Кроме того, тормозное устройство зачастую препятствует перемещению регулирующего органа за счет его активной реакции.

Торможение электродвигателя с червячным редуктором осу­ ществляется чисто электрическим путем без введения дополни­ тельных электромеханических устройств. Широко используется

ill

способ электрического торможения двигателя с помощью конденсаторов, включенных на время торможения параллельно, фазам двигателя и создающих противоэлектродвижущую силу.

Основные характерные особенности работы тормоза в испол­ нительном механизме — высокая эксплуатационная надежность при значительном числе включений и большое быстродействие. Поэтому, кроме электрического тормоза, применяются также электромагнитные тормозные устройства. Принципиальная элект­ рическая схема исполнительного механизма типа МЭО приво­ дится на рис. 73. На клеммы 1—2 выведены концы обмотки возбуждения электродвигателя OB, последовательно с которой включен конденсатор С. Обмотка управления ОУ выведена на

назначению бывают концевыми и предельных моментов. Пер­ вые выключают электродвигатели при достижении исполнитель­ ным устройством заданного положения, вторые — при превыше­ нии заданного предельного момента в системе электродвига­ тель — редуктор. Основой этих устройств являются различного рода контактные и бесконтактные переключатели. Наибольшее распространение получили контактные микропереключатели. Пе­ реключатель (В1 — ß 4) имеют один нормально замкнутый и один нормально разомкнутый контакты с независимыми цепями

(рис. 73).

При отсутствии усилия на переключатель подвижный контакт находится в исходном положении под действием пружины. При нажатии на кулачок переключателя контакт размыкается, цепь двигателя обесточивается и двигатель отключается. Нормально разомкнутые контакты могут служить датчиками в рхемах сигнализации и контроля положения регулирующего органа.

Кулачки микропереключателей закрепляются на валу в необ­ ходимых положениях. Микропереключатели конструктивно объ­ единены в один узел, унифицированный для различных испол­ нительных механизмов^ Таким узлом является блок типа БДП-6. На передней стенке блока находятся шкала местного указателя положения со стрелкой и флажки для указания пределов на­ стройки конечных положений.

Д а т ч и к и п о л о ж е н и я (ДПі — ДП2) — применяются как дистанционные указатели положения регулирующего органа и как датчики отрицательной обратной связи. Обычно в качестве датчиков положения используются либо контактные потенцио­ метры (реохорды), либо бесконтактные индукционные датчики.

В исполнительных механизмах МЭО и МЭО-Б чаще всего установлены два индукционных датчика, один из которых ис­ пользуется для осуществления обратной связи по положению регулирующего органа с регулирующим прибором, второй — для дистанционного указателя положения.

1і2

Рис. 73. Принципиальная элек­ трическая схема исполнитель­ ного механизма типа МЭО

Рис. 74. Принципиальная схема дистанционного указа­ теля положения

Два индукционных датчика конструктивно входят в блок БДИ-6. Центральный вал блока соединяется с выходным валом исполнительного механизма с помощью муфты. Поворот вала блока датчиков вызывает перемещение плунжеров датчиков при посредстве кулачка с участками профиля по спирали Архимеда. В зависимости от настройки по одному из профилей .обкаты­ вается ролик, поворачивающий рычаг, концы которого переме­ щают плунжеры датчиков.

Намечается выпуск исполнительных механизмов с датчи­ ками обратной связи по положению с выходными унифициро­ ванными сигналами 5—0—5 мА.

Д и с т а н ц и о н н ы й у к а з а т е л ь п о л о ж е н и я (ДУП) предназначен для передачи на щит оператора сведений о поло­ жении регулирующего органа в системе регулирования. Указа­ тель (рис. 74) состоит из измерительного моста и узла пита­ ния. Датчик перемещения подключается на клеммы 3—4—5 ука­ зателя положения. Плечи неуравновешенного измерительного моста образуются потенциометром R3, обмотками датчика пере­ мещения (или активным сопротивлением в случае реостатного датчика) и резисторами Ri и Re- В диагональ моста включен измерительный прибор ИП (микроамперметр 0—100 мкА). Чув­ ствительность ИП выбирается потенциометром Re. Выпрямление тока осуществляется полупроводниковыми диодами Д 3 и Д і. Мост балансируется потенциометром R3. Резисторы Rv, Ri и R6 являются балансными и служат для ограничения тока в цепях питания моста и питания датчика. Указатель положения пи­ тается переменным напряжением 220 В (клеммы 1—2). Стабили­ троны Д і и Дг предназначены для стабилизации напряжения питания моста. Резистор Ri обеспечивает режим работы стабили­ тронов. При изменении положения выходного вала исполнитель­ ного механизма меняется соотношение сопротивлений плеч дат­ чика положения. Это приводит к изменению тока в диагонали моста, измеряемого прибором ИП, шкала которого отградуи­ рована в процентах. Показания ИП соответствуют положению выходного вала исполнительного механизма в процентах от полного угла поворота вала.

В целом схемы соединения регулирующих приборов с пуска­ телями и исполнительными механизмами работают следующим образом. При заданном значении регулируемой величины регу­ лирующий прибор сбалансирован, ни одна из катушек магнит­ ного пускателя не обтекается током, его контакты разомкнуты и электродвигатель исполнительного механизма 'неподвижен.

Если регулируемая величина отклоняется от заданного зна­ чения за пределы зоны нечувствительности регулирующего при­ бора, на выходе электронного блока прибора появляется напря­ жение, в результате чего пускатель срабатывает и включает электродвигатель исполнительного механизма, который начи­ нает перемещать регулирующий орган в сторону восстановления

114

Таблица 3

Технические характеристики исполнительных механизмов типа ІИЭО-Б*'

Таблица 4

Технические характеристики исполнительных механизмов типа МЭЛИ

* Ч и с л о о б о р о т о в в ы х о д н о г о в а л а в о в с е х и с п о л н и т е л ь н ы х м е х а н и з м а х .т и п а

магнитного, пускателя Кі — Кг', в) сигнализации крайних положений исполнительного меха­

низма с сигнальными лампами и сигнализации предельных мо­ ментов с сигнальными лампами КВ и КВМ\

г) дистанционного указателя положения ДУП с потенцио­ метром дистанционного указателя положения Rt,

д) обратной связи с потенциометром обратной связи по по­

ложению Яг- Двигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором пита­

ются от сети переменного тока напряжением 220/380 В через

116

контакты реле или магнитного пускателя Кі — К2, управляемого автоматическим регулятором или ключами дистанционного уп­ равления.

Дистанционный указатель положения ДУП включен на потен­ циометр Ri; датчиком в цепи обратной связи для регулирующего прибора служит потенциометр R2. Концевые выключатели КВ обесточивают пускатель в крайних положениях исполнительного механизма. Если возникают перегрузки на выходном валу ис­ полнительного механизма при открытии или закрытии регули­ рующего органа, срабатывают выключатели КВМ, которые обес­ точивают пускатель. При этом загораются соответствующие сигнальные лампы. При ручном управлении необходимо тумб­ лером ТВ разомкнуть цепь управления. Режим работы меха­ низма реверсивный, повторно-кратковременный. Частота вклю­ чений 600 в 1 ч.

Г л а в а V. ДАТЧИКИ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Чувствительный элемент, в котором измеряемая величина преобразуется в другую физическую величину, более удобную для ее передачи в цепь регистрирующего или регулирующего ус­ тройства, называют д а т ч и к о м . Конструктивные устройства чувствительных элементов зависят в основном от физической природы измеряемой величины и принципа, принятого для изме­ рения ее отклонения, и классифицируются по измеряемой ве­ личине.

Необходимость применения всевозможных датчиков для кон­ троля и управления технологическим процессом диктуется специ­ фическими условиями работы датчиков, чувствительные элементы которых находятся в непосредственном контакте с объектом из­ мерений. Использование того или иного датчика связано с усло­ виями его эксплуатации — температурой, давлением, запыленно­ стью, взрывоопасностью и т. п., местом его установки, с характе­ ристиками измеряемой среды (физико-химическими свойствами газа, жидкости или сыпучего материала), влияющими на выбор метода измерения и конкретного типа датчика.

К основным типам датчиков можно отнести датчики темпера­ туры, давления, разрежения, уровня, расхода и т. и.

Д а т ч и к и т е м п е р а т у р ы . В основе принципа действия большинства датчиков температуры лежит изменение электриче­ ского сопротивления, проводников и полупроводников (термо­ метры сопротивления), возникновение т. э. д. с. в разнородных проводниках при наличии разности температур между точками’ их соединения (термопары), изменение интенсивности излучения (пирометры).

В качестве термометров сопротивления применяются как по­ лупроводниковые, так и высокоточные проволочные термометры.

1IV

Измерительный преобразователь — это прежде всего устрой­ ство, для которого характерна с определенной точностью одно­ значная функциональная связь между двумя физическими вели­ чинами х и у. Зависимость y—f(x) называется функцией преоб­ разования измерительного преобразователя. Независимая переменная х рассматривается как входная величина преобразо­ вателя, зависимая переменная у — как выходная. По физическому смыслу X представляет собой воздействие, у — реакцию на это воздействие. Подавляющее большинство измерительных преоб­ разователей имеет линейную связь между входной и выходной

119