Исполнительные механизмы с постоянной скоростью

К ним относят ИМ, у которых скорость не зависит от величины управляющего сигнала.

Уравнение движения (8-1)

Передаточная функция , (8-2)

где Тс – время действия ИМ.

Скоростная характеристика ИМ (Рис. 8.1)

Рис. 8.1 Скоростная характеристика.

- скорость перемещения выходного устройств ИМ.

Динамическая характерисика (Рис. 8.2)

Рис. 8.2 Динамическая характеристика ИМ.

1,2 - величины выходного воздействия

Здесь скорость перемещения выходного устройства ИМ не зависит от величины воздействия. - скорость перемещения выходного устройства ИМ.

Для реальных ИМ с постоянной скоростью скоростная характеристика имеет зону нечувствительности пускового устройства (Рис. 8.3).

Рис. 8.3 Скоростная характеристика реального ИМ.

В качестве пускового устройства используется, как правило, электромагнитные устройства, как-то магнитные пускатели или электромагнитные реле.

Электрический ИМ может находится в 3-х состояниях:

1) вращение ротора с постоянной скоростью в направлении (+);

2) неподвижность;

3) вращение ротора в направлении (-) – в противоположном (+) направлении.

Применение пусковых устройств усложняет характеристику ИМ, т.к. гистерезисные явления в магнитных цепях приводят к появлению зон возврата , при этом ИМ отключаются при несколько меньших значениях входного сигнала , чем при включении.

Функциональная схема промышленных регуляторов с нелинейным элементом в прямом канале усиления представлена на Рис. 8.4.

Рис. 8.4 Функциональная схема регулятора с релейными элементами.

УОС-RС-цепочка, инерционное звено порядка, РЭ- реальный элемент (3-х позиционное реле).

Статическая характеристика 3-х позиционного реле (Рис. 8.5). Здесь - выходной сигнал КУУ, входящий на релейный элемент, - выходной сигнал РЭ- на ИМ и УОС.

Рис. 8.5 Статическая характеристика трехпозиционного реле.

-зона не чувствительности ( -полузона), - зона возврата.

Таким образом, характеристики ИМ с постоянной скоростью перемещения выходного устройства, включающего пусковое устройство, является существенно нелинейной и всякая линейная аппроксимация статической характеристики приводит к качественным отличиям в работе реальной АСР от идеальной.

Регуляторы такого состава относятся к релейно-импульсным автоматическим регуляторам, и режим его работы называется релейно-импульсным. Однако статическая характеристика регулятора может быть близка к линейной.

При подачи на вход ИБ релейно-импульсного регулятора ступенчатого сигнала (например, перемещением ручки задатчика) сигнала на выходе КУУ будет иметь значение . При превышении этим сигналом зоны нечувствительности прямого хода трехпозиционного реле , в момент времени произойдет включение реле и ступенчатый сигнал через пусковое устройство включит ИМ, который начнет перемещаться с постоянной скоростью . Одновременно сигнал поступит на вход УОС.

ИМ с постоянной скоростью находят широкое применение в АСР, в т.ч. для энерго-оборудования котлотурбинных и реакторных цехов на базе электрической ветви средств автоматизации.

Их достоинства: простота в эксплуатации, удобства монтажа и наладки, отсутствие ограничений пространственного расположения, высокая скорость передачи информации. Однако надежность работы электродвигателей заметно снижается при их использовании в условиях горячих цехов с высокой влажностью, на участках с повышенной вибрацией.

На базе электрических двигателей трудно построить компактный ИМ большой мощности. Электродвигатели общепромышленного назначения, как и любые электрические устройства, нельзя применять на взрыво и пожароопастных участках промышленных производств.