Реферат: Розділ електродвигунні виконавчі механізми

РОЗДІЛ 1. Електродвигунні ВИКОНАВЧІ МЕХАНІЗМИ


Електродвигунні ВМ (ЕВМ) одержали найбільше поширення в системах промислової і сільськогосподарської автоматики. Найчастіше в ЕВМ малої потужності (до 1000 Вт) застосовуються двофазні асинхронні двигуни чи двигуни постійного струму, а в більш потужних – трифазні з короткозамкненим чи фазним ротором. Для зменшення вибігу двигуна і поліпшення якості регулювання використовується електричне гальмування. Конструктивно ЕВМ звичайно виконують з обертальним рухом вихідного вала і рідше – з поступальним переміщенням вихідного штока.

У залежності від типу регулюючого органа розрізняють однообертові, багатообертові, крокові і постійно обертові ЕВМ. Однообертові - з кутом повороту вихідного вала до 360° застосовують звичайно в приводі таких регулювальних органів, як заслінки, крани, шибера і т.п. Багатообертові - використовують для переміщення регулювальних органів у формі запірних вентилів, дроселів і засувок. Вихідний вал у них може робити велике число обертів і одночасно поступально переміщувати регулювальні органи. Крокові – застосовують для перетворення імпульсних сигналів керування у фіксований кут повороту, тобто на кожен імпульс механізм робить строго заданий кутовий крок. У постійно обертових – обертовий момент, від вала електродвигуна до регулювального органа передається звичайно через електромагнітну муфту. Напрямок і швидкість обертання вихідного вала муфти регулюють, змінюючи струм збудження муфти.

Основними технічними вимогами до ЕВМ, є:

- статична стійкість і лінійність механічних характеристик у всьому діапазоні зміни керування;

- лінійна залежність кутової швидкості обертання ротора від величини керуючого сигналу у всьому робочому діапазоні;

- висока швидкодія стосовно динамічних параметрів об'єкта керування;

- великий пусковий момент;

- мала потужність керування при значній механічній потужності на валу електродвигуна;

- відсутність самоходу, тобто малий залишковий обертаючий момент при відсутності сигналу керування;

- висока надійність;

- малі габарити, розміри і маса;

- високі експлуатаційні властивості (к.к.д., ресурс роботи).


^ 1.1 ВИКОНАВЧІ ДВИГУНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ


Двигуни постійного струму ЕВМ найбільш повно задовольняють вимогам до виконавчих елементів систем. Для стаціонарних об'єктів сільськогосподарського виробництва ці ВМ застосовуються обмежено, в одиничних випадках. Вони широко використовуються в сільському господарстві тільки при керуванні мобільними машинами й агрегатами.

По способу збудження двигуни поділяються на виконавчі двигуни з електромагнітним збудженням і зі збудженням від постійних магнітів. Двигуни з електромагнітним збудженням виконуються з незалежним, послідовним і змішаним збудженням. З усього різноманіття виконавчих двигунів постійного струму необхідно виділити безколекторні двигуни і двигуни з друкованою обмоткою якоря. Керування двигунами постійного струму може бути безупинним і імпульсним.

Електродвигуном постійного струму з незалежним збудженням можна керувати як зі сторони якоря, так і зі сторони обмотки збудження. При керуванні електродвигуном зі сторони якоря обмотка збудження живиться незмінною напругою постійного струму і створює постійний потік збудження. До якірного ланцюга електродвигуна підводиться керуюча напруга постійного струму. При керуванні електродвигуном зі сторони обмотки збудження ланцюг якоря живиться від мережі незмінною напругою постійного струму, а керуюча напруга, утворююча регульований потік збудження, подається на обмотку збудження. При цьому способі керування потрібна менша потужність сигналу ланцюга керування, що дозволяє використовувати в якості кінцевих підсилювачів електронні, магнітні, напівпровідникові й інші малопотужні підсилювачі.

До недоліків керування електродвигуном з боку обмотки збудження відносяться малий діапазон зміни швидкості, нелінійність статичних характеристик, збільшення порядку рівняння руху електродвигуна і регулювання швидкості тільки в бік її збільшення.

У системах автоматичного керування широке поширення одержав спосіб керування двигуном зі сторони якоря, тому що він дозволяє одержати широкий діапазон регулювання швидкості, плавність регулювання, відносну лінійність статичних характеристик, більшу швидкодію.

До виконавчих двигунів з якірним керуванням відносяться двигуни з постійними магнітами. Їхні статичні характеристики аналогічні характеристикам двигуна з електромагнітним збудженням при якірному керуванні. Перевага двигунів з постійними магнітами полягає в тому, що вони не вимагають джерела живлення обмотки збудження, мають більший к.к.д. і швидкодію, магнітний потік практично не залежить від температури двигуна. Особливо високі показники по швидкодії в двигунів з порожнім немагнітним якорем, у який впресована обмотка керування. До недоліків двигунів з постійними магнітами відносяться старіння магнітів, використовуємих для полюсів. В даний час випускається велика серія двигунів з постійними магнітами ДПМ.

Для збільшення швидкодії виконавчих двигунів застосовують двигуни постійного струму з плоским якорем (серія ПЯ), на якому обмотка нанесена друкованим способом - рис.1.1.



Рис. 1.1 Електродвигун постійного струму з друкованою обмоткою якоря


Електрична машина виконується не з циліндричним повітряним зазором, а з плоским. Якір 1 являє собою тонкий диск, виконаний з немагнітного матеріалу (текстоліту, алюмінію), по обидва боки якого знаходяться провідники - обмотка 2. Окремі провідники з'єднуються один з одним через наскрізні отвори в диску 3. Електродвигуни з друкованою обмоткою потужністю до 200 Вт не мають спеціального колектора. Роль колектора виконують активні частини провідників, що знаходяться на одному торці диска. По поверхні торця диска сковзають срібно-графітові щітки 4. Збудження двигуна здійснюється постійним магнітом з полюсними наконечниками 5, що мають форму кільцевих сегментів. Іноді воно може здійснюватися й електромагнітами. Магнітний потік збудження проходить аксиально через два повітряних зазори, немагнітний диск із друкованою обмоткою і замикається по кільцях з магнитом’якої сталі 6. При протіканні струму по обмотці на валу двигуна створюється обертаючий момент, розташований у площині диска якоря.

Так як секції друкованої обмотки одновиткові, а кількість секцій обмежена розмірами диска, то електродвигуни з друкованою обмоткою виконують звичайно на низьку напругу мережі. Для збільшення потужності електродвигуна в деяких конструкціях застосовують багатодискове виконання якоря. Тоді електродвигун являє собою сукупність декількох електричних машин, зібраних в одній магнітній системі.

Для забезпечення демпфірування якір виконують з немагнітного провідного матеріалу - алюмінію. Вихрові струми в тілі якоря утворять гальмовий момент, пропорційний швидкості обертання. Між обмоткою і диском установлюється майже повне потокозчеплення, отже, індуктивність обмотки практично дорівнює нулю й опір є чисто активним.

Електромеханічна постійна часу за рахунок малого моменту інерції дискового якоря знижується до 0,01...0,02 с, що є одним з основних переваг розглянутих двигунів. Крім того, через незначну індуктивність обмотки якоря комутація не супроводжується іскрінням. Провідники друкованої обмотки знаходяться в значно кращих умовах охолодження, чим провідники, покладені в пази звичайного якоря. Це дозволяє підвищити щільність струму в них і керувати електродвигуном за допомогою напівпровідникових підсилювачів. Механізоване виготовлення обмоток якоря здешевлює електродвигун.

До недоліків таких електродвигунів у порівнянні зі звичайним двигуном варто віднести більш низький к.к.д. через збільшення магнітного зазору машини, обмежену довговічність унаслідок зносу контактуючої поверхні провідників обмотки якоря і критичність до перевантажень по струму внаслідок обмеження припустимої щільності струму через друковані обмотки, що в ряді випадків веде до ускладнення схеми керування електродвигунами.

Одним з істотних недоліків виконавчих двигунів постійного струму є наявність ковзного контакту між щітками і колектором, що створює іскріння і радіоперешкоди. Надійність двигунів відносно низька через швидкий знос щіток, особливо при високих швидкостях обертання якоря. Існують умови експлуатації, коли колекторні двигуни постійного струму не застосовуються. З метою усунення названих недоліків щітково-колекторний вузел двигуна постійного струму заміняють більш надійною напівпровідниковою схемою, керованої сигналами датчика кутового положення ротора. Безколекторний електродвигун постійного струму складається (рис. 1.2) із двигуна (Д), напівпровідникового комутатора (К) і датчика кутового положення ротора (ДП).



Рис.1.2 Структурна й електрична схеми безколекторного двигуна постійного струму

На відміну від колекторного двигуна постійного струму безконтактний двигун має обмотку якоря на статорі^ I і систему збудження з постійними магнітами на роторі II. Ротор виконується, як правило, явно полюсним з однією парою полюсів з постійного магніту. Обмотка складається з трьох секцій, з'єднаних у зірку. і підключених до транзисторного комутатора. З віссю ротора двигуна жорстко зв'язаний якір датчика кутового положення III із трьома чутливими елементами 1, 2, 3, розташованими один відносно одного під кутом 120 електричних градусів. Чуттєві елементи датчика керують струмами баз транзисторів VT1, VT2, VT3 напівпровідникового комутатора IV.

У положенні ротора, зазначеному на схемі, якір датчика кутового положення взаємодіє з чутливим елементом ^ 1, що підтримує у відкритому стані транзистор VT1. Струм, що протікає по статорній обмотці 1, взаємодіє з полем постійного магніту, у результаті чого до ротора прикладається момент, спрямований по годинниковій стрілці. Під впливом цього моменту ротор двигуна обертається у тому ж напрямку, захоплюючи за собою якір датчика. Обмотка 1 підключена до джерела живлення U на інтервалі 120 електричних градусів, що збігають з кутовим розміром сектора якоря датчика положення ротора. Після повороту на 120 електричних градусів відбувається відключення обмотки 1 і підключення обмотки 2, так як якір датчика кутового положення взаємодіє з чутливим елементом 2, що відкриває транзистор VT2 комутатора. Таким чином, поворот ротора на 120 електричних градусів приводить до стрибкоподібного переміщення поля статора. Обертання ротора буде продовжуватися тому, що відбувається послідовне підключення обмоток статора електродвигуна до джерела живлення, що забезпечується завдяки впливу на комутатор сигналу зворотного зв'язку, що знімається з датчика кутового положення ротора.

Тип обмотки статора електродвигуна і спосіб її підключення до джерела електроживлення визначають кількість перемикаючих транзисторів комутатора, а також число чутливих елементів датчика ДП. Для зменшення пульсацій моменту на валу двигуна за один оборот кількість обмоток повинна бути великою. Чим більше число обмоток, тим краще пускові властивості і більш рівномірна робота машини. Зростання кількості обмоток приводить до збільшення числа чутливих елементів датчика положення і напівпровідникового комутатора. Оскільки елементи комутатора мають меншу надійність у порівнянні з іншими частинами електродвигуна, а маса і габарити комутатора співрозмірні з масою і габаритами двигуна, то для електродвигунів невеликої потужності доцільніше застосування двох - трьох обмоток.

У розглянутих двигунах можлива однонапівперіодна комутація, при якій струм по обмотці протікає в одному напрямку і двонапівперіодна комутація, коли струм по обмотці змінює напрямок, тобто обмотка використовується протягом повного обороту ротора.

Двигуни з реверсивним живленням мають перевагу перед аналогічними двигунами з нереверсивним живленням, обумовлене кращим використанням міді обмоток і активних частин і більш високим к.к.д. Однак ускладнення схеми комутатора (кількість елементів зростає вдвічі) і конструкції датчика положення такого двигуна в порівнянні з нереверсивним змушують віддавати йому перевагу тільки в тих випадках, коли пред'являються високі вимоги до габаритів, маси, величині пульсацій моменту і значенню к.к.д. двигуна. Для електродвигунів малої потужності більш раціональна однонапівперіодна комутація.

Обмотка статора безконтактного електродвигуна може виконуватися або замкнутою, або розімкнутою. Замкнута обмотка вимагає двонапівперіодного живлення, що ускладнює комутуючий пристрій, але поліпшує використання матеріалу двигуна. У безконтактному двигуні постійного струму можна виділити два ланцюги, що впливають на комутатор. Перший ланцюг - джерело живлення транзисторів U, другий - зворотний зв'язок, що йде з датчика положення ротора і впливає на базу того чи іншого транзистора. Звідси випливають два способи керування швидкістю двигуна: шляхом зміни напруги U джерела живлення і шляхом впливу на сигнал зворотного зв'язку двигуна.

Реверсування двигуна може бути здійснено напівпровідниковим комутатором шляхом взаємного переключення початку і кінців обмоток або шляхом переключення чутливих елементів датчика положення чи вхідних ланцюгів транзисторів.

Таким чином, поряд з основною функцією переключення обмоток по сигналах датчика положення напівпровідниковий комутатор регулює швидкість обертання ротора, здійснює реверс, пуск і зупинку двигуна. Ланцюги комутації обмоток статора можуть бути виконані на транзисторних, тиристорних і магнітно-транзисторних ключах.

Одним з основних вузлів безколекторних двигунів постійного струму є датчик кутового положення ротора. В якості таких датчиків можуть застосовуватися магніторезистори, датчики Хола, радіоактивні елементи, ємнісні, трансформаторні, індуктивні датчики, фоточутливі пристрої.

Датчики положення ротора повинні задовольняти вимогам безконтактності, високої надійності, малої маси і габаритів, стабільності вихідного сигналу, високої чутливості до кутового положення ротора, малому споживанню енергії і доброму узгодженню з вхідними ланцюгами комутатора.

Застосування безконтактних комутаторів обмоток двигуна постійного струму приводить до більш високої вартості і великих габаритів у порівнянні з колекторними двигунами тієї ж потужності. Однак зростання габаритів і вартості виправдовується збільшенням терміну служби і надійності безколекторних двигунів постійного струму.

^ КРОКОВІ ВИКОНАВЧІ ДВИГУНИ

Кроковим двигуном називається електродвигун з преривчастим обертанням ротора під дією дискретного електричного сигналу, подаваного на обмотки керування. В якості крокових двигунів одержали широке поширення багатофазні синхронні двигуни з активним (збудженим) і реактивним (незбудженим) ротором. Крокові двигуни відрізняються від звичайного синхронного в основному формою напруги, підведеного до фазних (керуючих) обмоток. Крокові двигуни застосовуються з електронним комутатором, що подає на обмотки керування прямокутні імпульси. Послідовність підключення обмоток і частота імпульсів відповідає заданій команді. Кожному імпульсу керування відповідає поворот ротора на фіксований кут, який називається кроком двигуна, величина якого строго визначена його конструкцією і способом переключення обмоток. Швидкість обертання пропорційна частоті, а сумарний кут повороту - числу імпульсів керування. При зміні послідовності підключення до обмоток керуючих імпульсів по довільному закону кроковий двигун працює в режимі спостереження, відтворюючи складні рухи з точністю до одного кроку. Кроковий двигун разом з комутатором можна віднести до систем частотного регулювання синхронного електродвигуна з можливістю зміни частоти до нуля. При знятті керуючих імпульсів кроковий двигун фіксує кінцеві координати кутового переміщення з точністю до часток кроку без застосування датчиків зворотного зв'язку, що спрощує систему керування. У сільському господарстві ці двигуни ВМ застосовуються в основному в складі САР технологічними виробничими процесами, аналогічним промисловості (наприклад, мікроклімат, теплові процеси й ін.).

Розглянемо принцип дії й особливості основних фізичних процесів крокових двигунів на прикладі двофазної двополюсної синхронної машини з активним ротором.

При подачі постійної напруги зазначеного знака на фазу А (рис. 1.3) виникає намагнічуюча сила статора FА, що у результаті взаємодії з полем постійного магніту ротора створює синхронізуючий момент. Під дією цього моменту ротор займе положення, при якому його вісь співпаде з віссю фази А. При відключенні фази А та підключенні фази В вектор намагнічуючої сили статора, повернеться на 90° по годинниковій стрілці, виникне синхpонізуючий момент, під дією якого ротор знову повернеться на 90°. Для наступного повороту ротора на 90° по годинниковій стрілці необхідно подати на фазу А напругу протилежного знака і т.д.



Рис.1.3 До принципу дії двофазного крокового двигуна

При розглянутому способі переключення обмоток, який можна представити у виді послідовності +А, +В, -А, -В, крок двигуна дорівнює 90°. Крок двигуна можна зменшити в два рази, якщо переключення обмоток виконати в іншій послідовності: (+А), (+А, +В), (+В), (+В, -А), (-А), (-А, -В), (-В), (-В, +А), тобто на деяких кроках відбувається підключення двох фаз одночасно. Така комутація фаз зменшує крок до 45°.

Керування кроковим двигуном може бути однополярним чи pізнополяpним, симетричним чи несиметричним, потенційним чи імпульсним. При однополярному керуванні напруга, підведена до фази, змінюється тільки по величині від нуля до +U. Різнополярне керування припускає зміну напруги від -U до +U. Керування називається симетричним, якщо для кожного стійкого стану збуджується однакова кількість фаз. Якщо збуджується різне число обмоток, то керування буде несиметричним. У розглянутому прикладі крокового двигуна керування є різнополярним симетричним при кроці 90° і несиметричним при кроці 45°.

При потенційному керуванні напруга на обмотках змінюється тільки в моменти надходження керуючих імпульсів. Під час відсутності сигналу керування обмотки знаходяться під постійною напругою, що фіксує положення ротора. При імпульсному керуванні обмотки статора знаходяться під напругою тільки в моменти повороту ротора, а потім напруга знімається і ротор фіксується у визначеному положенні реактивним моментом.

Спосіб керування кроковим двигуном впливає на складність електронного комутатора. Для простоти схеми електронного комутатора найбільш зручною є потенційна схема керування із симетричною однополярною комутацією обмоток.

Кроковий двигун з електронним комутатором характеризується рядом величин, що визначають можливості його застосування:

1. Числом стійких електричних станів n, що кратне чи дорівнює числу керуючих обмоток m. Так n = m використовується при однополярній комутації і симетричному способі керування. n = 2*m при різнополярній комутації із симетричним керуванням чи при однополярній комутації для несиметричного способу керування. n = 4*m для несиметричної різнополярної комутації. Поділ фазної обмотки на дві секції з почерговим включенням секції дозволяє збільшити число стійких станів. У багатополюсній електричній машині число n зростає пропорційно числу пар полюсів ротора.

2. Механічним кроком двигуна - це кутом між двома стійкими сусідніми станами

 = 2 *  / (n * p)

де: n - число стійких станів; р - число пар полюсів ротора. Цей же кут в електричних градусах буде дорівнювати

е = * p =2 *  / (n* p)

3. Синхронізуючим моментом - залежністю моменту, що розвивається двигуном, від кутового положення ротора. Для крокових двигунів із симетричним ротором ця функція близька до синусоїди. Пусковим моментом є максимальний момент навантаження, при якому двигун на черговому циклі комутації обертається без утрати кроку. Цей момент дорівнює ординаті точки перетинання кривих синхронізуючого моменту для двох стійких сусідніх станів. Інтервал значень кутового положення ротора, у межах якого ротор повертається у початкове положення, є зоною статичної стійкості двигуна. Ця зона дорівнює (-)...() для двигуна із симетричним ротором.

4. Частотою приємістості fn- максимальною частотою проходження імпульсів керування, при якій двигун входить у синхронізм без утрати кроку. Частота приємістості пропорційна динамічній добротності крокового двигуна, обумовленої відношенням - Mп / J, і обернено пропорційна кроку двигуна. При одній і тій же добротності і величині кроку частота приємістості росте зі збільшенням числа обмоток керування. Це пояснюється тим, що при пуску ротор за перші тактові імпульси може відпрацьовувати не повні кроки, а обертатися з деяким запізнюванням відносно магніторушійної сили статора, залишаючись у межах зони стійкості при кожному черговому переключенні обмоток керування. Частота приємістості залежить від моменту навантаження на валу й електромагнітної постійної часу обмоток керування.

5. Електромагнітною постійною часу, яку визначають відношенням індуктивного опору обмотки керування до її активного опору.

6. Власною частотою коливань wо, котрою називається кутова частота коливань ротора двигуна біля стійкого положення при відсутності моменту навантаження. Знання wо необхідне при визначенні частоти керуючих імпульсів, при якій можливе явище резонансу. При резонансі амплітуда коливань ротора різко зростає, і двигун випадає із синхронізму.

7. Механічною характеристикою крокового двигуна, котрою називається залежність моменту, що розвивається двигуном, від частоти керуючих імпульсів. Механічна характеристика має спадаючий характер, тому що з підвищенням частоти дає знати запізнювання в наростанні струму за рахунок індуктивності обмоток керування. На деякій граничній частоті момент двигуна стає рівним нулю.

Поряд з магнітоелектричними кроковими двигунами з активним ротором знаходять широке застосування індукторні і реактивні двигуни.

Індукторні крокові двигуни мають феромагнітний ротор з магнитом’якої електротехнічної сталі. На роторі знаходяться рівномірно розташовані зубці zp, на статорі - гребінчасті зубцеві зони, зміщені відносно один одного на кут 2* / m*zp .

Ротор збуджується з боку статора постійною складовою струму у фазах. Збудження ротора може здійснюватися також постійними магнітами статора чи окремою обмоткою збудження .

Реактивні крокові двигуни по конструкції аналогічні індукторним, однак вони не мають збудження її сторони статора. Статор трифазного реактивного крокового двигуна має шість полюсних виступів із гребінчастими зубцевими зонами (рис. 1.4). Обмотки керування можуть мати два незалежних виводи чи з'єднуються в зірку з виведеною загальною точкою.

Особливість реактивного крокового двигуна полягає в тому, що потоки, утворені постійними складовими струму в обмотках керування, не замикаються через повітряний зазор і не беруть участь в електромеханічному перетворенні енергії. Трифазні реактивні крокові двигуни допускають як однополярну, так і різнополярну, симетричну і несиметричну комутації. Для збільшення швидкодії крокового двигуна зменшують крок двигуна




Рис.1.4 Схема конструктивного виконання реактивного редукторного крокового двигуна


шляхом використання електромагнітної редукції. Розміри зубців ротора дорівнюють розмірам зубців статора. Одна пара зубців ротора cпіввідносна з зубцями однієї пари полюсних виступів статора, а інші зубці ротора зміщені на l/p частини зубцевого ділення стосовно зубців інших пар полюсних виступів. При надходженні чергового сигналу керування відбувається поворот м.р.с. статора на 60° і реактивний момент повертає ротор на 1/3 зубцевого ділення в положення найбільшої магнітної провідності відносно збудженої пари полюсів, тобто на кут, значно менший кута повороту м.р.с. Наприклад, при zp = 60° з числом пар полюсів статора, рівним трьом, кут повороту ротора буде


 = 2 *  / (n* p) = 360 / (3* 60) = 2

Зменшення кроку двигуна дозволяє підвищити швидкість відпрацьовування керуючого сигналу і частоту приємістості. Однак використання електромагнітної редукції приводить до зменшення синхронізуючого моменту.

Крокові двигуни з активним ротором типу ДК мають крок 22,5°, створюють обертаючий момент до 20 кг/см з частотою приємістості при навантаженні до 400 крок/с. Реактивні редукторні крокові двигуни типу КДР володіють меншим обертаючим моментом, але більшою швидкодією при кроці, рівному 3°, і частоті приємістості до 1000 крок/с. Перша група застосовується в якості виконавчих двигунів силових електроприводів із програмним керуванням. Друга група крокових двигунів застосовується в інформаційно-вимірювальних пристроях, зовнішніх пристроях обчислювальних машин і інших систем, де не потрібно великий обертаючий момент.

Побудова замкнутих систем автоматики з кроковими двигунами є недоцільною, тому що поліпшені якості замкнутих систем легше досягаються при використанні регульованих двигунів неперервної дії. Крокові двигуни мають більш низькі енергетичні показники, ніж регульовані двигуни неперервної дії. Крім того, зі збільшенням габаритів КД знижується припустима частота, що приводить до збільшення кроку при заданій швидкості виконавчого органа.

Прикладом КД, що випускаються промисловістю, можуть бути двигуни ШД-2-1, ШД-2-6, ШДА-3-1 і ШДА-3-6 з кутовим моментом кроком 15°, номінальним моментом 0,1-10 Н∙м і частотою приємістості 110...600 крок/с; КД параметричного типу з феромагнітним зубцевим ротором ШДР-50/1800 і ШДИ-1 з кутовим кроком 3°, номінальним моментом 1...2,5 Н∙м та частотою приємістості 450...1000 крок/с. Технічні дані крокових двигунів приведені в табл. 1.1.

Крокові електродвигуни Таблиця 1.1

Тип двигуна

m



Mmax

Mном

Jн.нг

Jр

п.m

п.н

I

U

РКД-10

4

3

1,4

0,55

8,0

—

—

400

—

27

РКД-20

4

3

10

2,5

5,0

—

—

850

—

27

РКД-30

4

3

400

100

390

—

—

250

—

24

ЕКД-26

2

22,5

10

4,0

1,2

—

—

700

—

24

ЕКД-27

2

22,5

180

60

120

—

—

280

—

48

ЕКД-31

2

22,5

300

100

370

—

—

200

—

48

ДШ-0,1А

4

22,5

8,0

1,0

19

19

400

300

0,6

27

ДШ-1А

4

22,5

60

10

420

420

200

150

2,7

27

ДШ-6А

4

18

260

60

3900

3900

100

80

5,0

27

КДА-3

4

22,5

7,0

2,5

20

20

320

130

0,37

28

КДА-6

4

22,5

41

16

100

97

260

120

1,65

28

КДР-231

4

9

1,25

0,4

0,4

0,83

1500

700

0,35

28

КДР-523

4

3

16

4,0

45

2,8

1500

600

1,0

28

КД-1С

4

15

1,0

0,4

0,5

14

—

100

0,08

27

КД-3С

4

15

17

2,5

20

100

—

100

0,19

24

ЩДА-3-2

3

15

4,0

0,4

3,0

6,5

—

450

0,5

27

КДА-3-4

3

15

25

4,0

25

47

—

150

1,0

27

КД-2

3

16

150

30

50

300

—

200

8,3

12

КД-5

3

1,5

10

5,0

50

55

1400

1200

2,0

27

ДШМ-16-4

4

22,5

2,8

1,0

1,0

—

—

430

1,9

27

ДШИ-72-3

4

5,0

2,2

0,4

0,16

—

—

1000

0,74

27



Примітки: m – число фаз (обмоток керування);  - одиночний крок ротора, у градусах; Mmax, Mн – відповідно максимальний статичний синхронізуючий момент і номінальний обертаючий момент, у 10-2 Н*м; J н н.г, J р – відповідно номінальний момент інерції навантаження і момент інерції ротора, у 10-7 кг*м2; пм, пн – відповідно максимально припустима частота проходження імпульсів керування і частота приємістості, у герцах; I – струм фази в режимі фіксованої стоянки, в амперах; U – напруга живлення, у вольтах.

^ 1.3 ВИКОНАВЧІ ДВИГУНИ ЗМІННОГО СТРУМУ

ЕВМ з електродвигунами змінного струму найбільш широко застосовуються в системах сільськогосподарської автоматики. У них використовуються асинхронні трифазні й однофазні електродвигуни. Однофазні двигуни застосовуються в малопотужних ВМ (до 600 Вт), а трифазні - при потужностях понад 500 Вт.

Однофазні асинхронні електродвигуни мають по дві обмотки – збудження і керування. Обмотка збудження підключається до мережі змінного струму, а на обмотку керування подається вхідний сигнал від підсилювального пристрою. Цей двигун можна розглядати як аперіодичну ланку, якщо вихідна величина – кутова швидкість ротора. Якщо вихідним параметром є кут повороту ротора – це дві послідовно з'єднаних ланки, одна – аперіодична та інша – інтегруюча. У порівнянні з двигунами постійного струму однофазні двигуни мають більший питомий об’єм на одиницю потужності і менший к.к.д., однак простота їхньої конструкції забезпечує високу надійність в експлуатації і малі витрати на обслуговування.

Асинхронні трифазні електродвигуни мають передатну функцію аналогічну передатної функції однофазних двигунів. Коефіцієнт передачі, значення електромагнітної й електромеханічної постійних часу цих передатних функцій в обох випадках визначають по паспортним даним двигуна і механічним характеристикам двигуна і робочої машини загальноприйнятими методами.

В основному в електродвигунних ВМ використовуються реверсивні приводи. Для їхнього керування застосовуються як контактні, так і безконтактні схеми, а також їх сполучення.

По характеру дії електродвигунні ВМ підрозділяються на позиційні і пропорційні.

Конструкція ВМ позиційної дії така, що з їхньою допомогою робочі органи можна встановлювати тільки у визначені фіксовані положення. Найчастіше таких положень два: “відкрито” і “закрито”. У загальному випадку можливо й існування багатопозиційних ВМ. Ці ВМ звичайно не мають датчика зворотного зв'язку для одержання сигналу про положення робочого органа, у них використовуються в основному кінцеві вимикачі для обмеження переміщення робочого органа при подачі сигналу керування. Вони застосовуються переважно в дискретних системах керування.

ВМ пропорційної дії конструктивно такі, що забезпечують у заданих межах установку робочого органа в будь-яке проміжне положення з урахуванням величини і тривалості керуючого сигналу. Вони містять датчик зворотного зв'язку, що характеризує місця розташування робочого органа, і широко застосовуються в системах автоматики неперервної дії. В якості датчиків зворотного зв'язку в цих ВМ застосовуються потенціометричні реостатні та індукційні датчики, вихідний сигнал яких прямопропорційний величині відхилення робочого органа від вихідного положення. Найчастіше в ВМ установлюється два однакових датчики, один із яких використовується для здійснення зворотного зв'язку по положенню робочого органа в системі автоматичного регулювання, а другий - для дистанційної вказівки його положення. Нерідко датчики зворотного зв'язку і кінцеві електричні вимикачі конструктивно об'єднані в один вузел, уніфікований для різних типів ВМ.

У сільськогосподарському виробництві поряд із загальнопромисловими ВМ застосовують спеціалізовані ВМ для керування засувками різн