Сервоприводы с электромагнитными муфтами

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 36Следующая ⇒

В сервоприводе с электромагнитными муфтами для вращения выходного вала используется энергия вращающегося с постоянной скоростью двигателя. Для этой цели часто применяют наиболее простой, дешевый и широко распространенный трехфазный асинхронный двигатель.

В схеме сервопривода с электромагнитными муфтами двигатель работает непрерывно, а по управляющему сигналу с его валом соединяется выходной вал.

Схема конструкции сервопривода с муфтами представлена на рис. 8.11. Работает она следующим образом. Двигатель 1 через редуктор 2 вращает шестерни 3, а следовательно, и связанные с ними диски 4 электромагнитных муфт входной стороны. Пара дисков 5 муфт выходной стороны расположена соосно с дисками 4 муфт входной стороны.

Все диски выполнены из магнитомягкого материала. В полостях корпусов дисков 4 уложены обмотки 6 электромагнитов. Входными сигналами электромагнитных муфт (ЭММ) являются токи в обмотках электромагнитов.

При отсутствии входного сигнала между дисками 5 и 4 сцепления нет, и они не вращаются. При подаче тока в ЭММ1 ее диски 4 и 5 намагничиваются, и диск 5, имеющий свободу движения в осевом направлении, притягиваясь к диску 4, вступает в сцепление с ним через специальные фрикционные кольца. Вращение шестерни 3 передается шестерне 8 и на выходной вал 9. При выключении тока пружина 7 отжимает диск 5 от диска 4, и сцепление нарушается.

При подаче входного сигнала в ЭММ2 рабочий процесс протекает аналогично, только выходной вал в этом случае будет вращаться в другую сторону.

Кроме рассмотренной конструкции (с фрикционными дисками) существуют электромагнитные порошковые муфты. В таких муфтах промежуток между ведущей и ведомой частями механизма заполняется специальной ферромагнитной массой, состоящей из частиц карбонильного железа, взвешенных в масле либо смешанных с порошком графита или талька. При включении электромагнита ферромагнитная масса оказывается в магнитном поле; частицы железа, располагаясь по силовым линиям поля, образуют 11епочки. Масса как бы загустевает и осуществляет сцепление между ведущей и ведомой частями механизма.

Когда магнитное поле снимается, на ведомую часть механизма передается только малый момент от трения в ненамагниченной массе. Сцепления в этом случае практически нет.

Сервопривод с электромагнитными муфтами имеет хорошие динамические свойства при разгоне, так как вращающийся двигатель и ведущие шестерни в момент подключения нагрузки имеют большой запас кинетической энергии. В момент отключения сцепление может сохраняться некоторое время за счет трения и оставшегося намагничивания. Для исключения запаздывания при отключении применяют торможение специальными тормозными устройствами.

Рис. 8.11. Схема конструкции сервопривода с электромагнитными муфтами ЭММ1 и ЭММ2:

/ — двигатель; 2 — редуктор; 3, 8 — шестерни; 4 — диски муфт входной стороны; 5 — диски муфт выходной стороны; 6 — обмотки электромагнитов; 7 — пружины; 9 — выходной вал

Включение электромагнитов муфт осуществляется контактами реле.

Статическая характеристика сервоприводов с электромагнитными муфтами соответствует показанной на рис. 8.1.

Шаговые сервоприводы

Шаговый сервопривод был разработан для автоматических систем программного управления, в которых программа перемещений записывается в виде импульсов, дискретных во времени. При этом число импульсов соответствует требуемому числу единичных перемещений, а частота их следования — скорости перемещения.

Для шагового электропривода каждый такой импульс — это управляющий сигнал; он отрабатывает его, поворачивая ротор на определенный (единичный) угол (шаг). Значение единичного угла поворота определяется только конструкцией двигателя и не зависит ни от амплитуды управляющего сигнала, ни от его продолжительности.

На рис. 8.12 показана конструкция шагового двигателя, цилиндрический вытянутый статор 1 которого имеет четное число полюсов 2, равномерно расположенных по окружности. По длине статора полюсы разделены на три секции — А, Б, В, имеющие независимое друг от друга питание обмоток. Каждая смежная пара полюсов в одной секции имеет разную полярность. В роторе двигателя столько же секций и полюсов, сколько их в статоре, но полюса его секций сдвинуты на одну треть шага относительно соседней секции. Например, когда полюса секции А ротора расположены напротив полюсов статора, то полюса секции Б сдвинуты относительно них на 1/3 шага по часовой стрелке, а полюса секции В — на 2/3 шага в ту же сторону или, что то же самое, на 1/3 шага против часовой стрелки (рис. 8.13).

Если при таком положении ротора подать питание к полюсам статора секции А, то ротор останется на месте, так как его положение соответствует минимальному магнитному сопротивлению магнитопровода.

Рис. 8.12. Конструкция шагового двигателя:

1 — статор; 2 — полюс статора; 3 —

вал двигателя; 4 — полюс ротора;

А, Б, В — секции статора

I I I Секция А Секция Б Секция В Рис. 8.13. Схемы расположения полюсов ротора и статора в секциях Д Б, В шагового двигателя

Если подать питание на обмотки полюсов статора секции Б, то ротор повернется против часовой стрелки на 1/3 межполюсного угла и остановится в таком положении. Когда полюсы секции Б ротора будут под полюсами статора, сопротивление магнитопровода будет минимальным. Выполненный ротором поворот на 1/3 межполюсного угла — это один шаг двигателя. Если после подачи управляющего импульса в секцию Б статора следующий импульс подать в секцию В статора, то ротор сделает еще один шаг против часовой стрелки; если же после секции Б возбудить секцию А, то шаг ротором будет сделан в противоположном направлении. Таким образом, подача импульсов в секции статора в порядке А, Б, В соответствует шагам ротора против часовой стрелки, а в порядке А, В, Б — шагам ротора в противоположном направлении (рис. 8.14).

Импульсы питания обмоток статора формируются специальными кольцевыми схемами с использованием реле, тиратронов или полупроводниковых элементов. Скорость шаговых двигателей может достигать 10⁴ шагов в секунду при плавном ее повышении и обычно порядка 10² шагов в секунду при реверсировании (или так называемой приемистости).

Динамические свойства лучше у шаговых двигателей малых мощностей, поэтому в быстродействующих системах программного управления их используют в качестве первичного сервоприводного устройства, преобразующего импульсный ход в перемещение, а затем включают усилитель перемещения (обычно гидравлический), выполняющий перемещение нагрузки.

Контрольные вопросы

1. Изобразите статические характеристики сервоприводов релейного действия и линейную характеристику с зоной нечувствительности.

2. Поясните схемы работы, включения и реверсирования серводвигателя постоянного тока.

3. Как обеспечивается торможение серводвигателя постоянного тока и для чего применяется мостовая схема его включения?

4. Как работает схема включения серводвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением?

5. Как обеспечивается линеаризация характеристики управления серводвигателя, управляемого поляризованным реле?

6. Поясните принцип работы в качестве серводвигателя двухфазного асинхронного двигателя с полым ротором.

7. Как устроен гидравлический двигатель и в чем заключаются его преимущества?

8. Что позволяет использовать гидродвигатель в качестве гидроусилителя?

9. Чем различается работа гидродвигателей при наличии в них и отсутствии обратной связи? Какой вид имеют соответствующие переходные характеристики гидродвигателей?

10. Поясните схему конструкции и принцип работы серводвигателя с электромагнитными муфтами.

11. Что такое шаговый сервопривод и как он работает?

Рассказать по диаграмме управляющих импульсов, как можно изменять направление и скорость вращения шагового двигателя.

Глава 9

ТИПОВЫЕ ЗВЕНЬЯ САУ

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒