ГЛАВА 3.ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ НА БАЗЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

§3.2.Унифицированные исполнительные механизмы с нерегулируемыми трехфазными и однофазными асинхронными двигателями

Унифицированные исполнительные механизмы с трехфазными и однофазными асинхронными двигателями (см.§1.2) в настоящее время выпускаются в основном с нерегулируемой (постоянной) скоростью движения. Аналогичные исполнительные механизмы переменной скорости, у которых регулирование осуществлялось за счет изменения напряжения или тока в обмотках статора с помощью магнитных усилителей, широкого распространения не получили. Объясняется это большими габаритами и массой блока усиления и узким диапазоном регулирования скорости.

Технические данные основных серий унифицированных ИМ постоянной скорости с асинхронными двигателями. В настоящее время наибольшее число указанных ИМ относятся к следующим сериям:

МЭО – механизмы однооборотные;

МЭОФ – механизмы однооборотные фланцевые, устанавливаемые непосредственно на трубопроводную арматуру и предназначенные в основном для перемещения неполноповоротных регулирующих органов типа шаровых и пробковых кранов, поворотных дисковых затворов и различных заслонок;

МЭМ – механизмы многооборотные, предназначенные в основном для перемещения самотормозящейся запорно-регулирующих задвижек;

МЭП и МЭПК – прямоходные механизмы, предназначенные для перемещения регулирующих органов поступательного принципа действия.

Механизмы изготавливаются с блоками сигнализации положения выходного вала, которые могут использоваться для реализации обратной связи в замкнутой системе управления. Блоки сигнализации бывают индуктивного типа (И), реостатного (Р) и токового (У).Блок концевых выключателей (тип М) используется в основном для ручного управления.

Основные технические данные ИМ указанных серий приведены в таблице 3.1.Механизмы выпускаются в общепромышленном и тропическом исполнениях, а также в исполнении для атомных электростанций.

Таблица 3.1

Унифицированные исполнительные механизмы с нерегулируемыми трехфазными двигателями. Трехфазные асинхронные двигатели мощностью в несколько сотен ватт применяются в ряде унифицированных позиционно-пропорциональных ИМ постоянной скорости при большом моменте сопротивления на регулирующем органе. Исполнительные механизмы этого типа позволяют устанавливать регулирующий орган не только в конечные, но и в любое промежуточное положение.

На рис.3.4 показана принципиальная схема поворотного исполнительного устройства типа КДУ (колонка дистанционного управления) с унифицированным ИМ, в состав которого входит трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором АД, редуктор Ред, реверсивный магнитный пускатель К1,К2 с ключом управления КУ и блока дистанционной сигнализации положения выходного вала БСП.

Рис.3.4

Ключом управления КУ включают цепи трехфазного реверсивного магнитного пускателя, обеспечивая требуемое направление вращения двигателя АД (вперед, назад).

Движок одного из резисторов БСП связан с валом регулирующего органа. Резисторы БСП образуют мостовую измерительную схему ,на одну диагональ которого подается напряжение питания от диодного выпрямителя, а в другую включен амперметр А, шкала которого проградуирована в процентах от максимального угла поворота выходного вала. Наблюдая за показанием БСП, можно с помощью ключа КУ остановить двигатель в любом угловом положении.

Для ограничения угла поворота в колонке используют концевые выключатели SQ1 – SQ4.Выключатели SQ1 и SQ3 служат для предупреждающей сигнализации. При приближении к одному крайнему положению размыкается SQ1 и зажигается сигнальная лампа Л1.Если ключ управления не будет выключен, то ИМ продолжает работать до отключения SQ2.Теперь движение ИМ возможно в обратную сторону при противоположном положении ключа КУ с использованием в цепи управления концевых выключателей SQ3 и SQ4.В КДУ предусмотрен штурвал ручного поворота рабочего вала.

Контактные магнитные пускатели, до сих пор достаточно широко применяемые в унифицированных ИМ, имеют относительно невысокую надежность и срок службы. В 70-80 годы прошлого столетия в ряде ИМ они были заменены более надежными бесконтактными магнитными усилителями мощности, работающими в ключевом режиме. Однако большие размеры и масса магнитных усилителей, большая мощность сигнала управления в значительной мере препятствовали расширению их применения.

В настоящее время высокоэффективные бесконтактные реверсивные пусковые блоки создаются на основе тиристоров и симисторов. Эти блоки по размерам, массе и стоимости приближаются к аналогичным устройствам контактного исполнения, но имеют практически неограниченный ресурс по числу включений и не требуют обслуживания в течение длительного времени. Кроме этого, тиристорные пусковые устройства позволяют обеспечить плавный пуск двигателей с требуемым моментом и ускорением при ограниченных пусковых токах, плавное торможение с заданным отрицательным ускорением при ограниченных тормозных токах.

Наряду с поворотными ИМ выпускаются и прямоходные электромашинные унифицированные исполнительные механизмы. Такой ИМ представляет собой конструктивное объединение трехфазного асинхронного двигателя вращательного типа с понижающим редуктором и механизма «винт – гайка» в качестве преобразователя вращательного движения в возвратно-поступательное. На линейно перемещающемся штоке ИМ смонтированы два концевых выключателя для ограничения хода. Схема управления такими ИМ может быть построена по тому же принципу, что и схема на рис.3.4.

В таблице 3.2 приведены основные технические данные нескольких унифицированных ИМ с трехфазными асинхронными двигателями серий МЭ.

Таблица 3.2

Прямоходные исполнительные механизмы типа РЭМ выпускаются с номинальным ходом штока L_ном от 150 до 500мм, номинальной скоростью V_ном от 6 до 95мм\с и номинальным усилием на штоке F_ном от 0,5 до 10кН. В таблице 3.3 приведены технические характеристики ряда таких ИМ.

Таблица 3.3

Унифицированные исполнительные механизмы с нерегулируемыми однофазными двигателями. У однофазных асинхронных микродвигателей мощностью в несколько десятков, а иногда и сотен ватт, применяемых в ИМ постоянной скорости, на статоре обычно расположена двухфазная обмотка. В соответствии с (3.1) такая обмотка, которую можно рассматривать как половину четырехфазной (N=4), будет создавать круговое вращающееся магнитное поле, необходимое для работы асинхронного двигателя, при выполнении условий γ=90° ,β=90° , I_m1=I_m2. При питании от однофазной сети для создания требуемого сдвига по фазе β токов в обмотках статора в цепь одной из обмоток включается конденсатор. Однофазные унифицированные ИМ постоянной скорости применяются обычно при относительно меньшем моменте сопротивления на регулирующем органе, чем трехфазные.

Рис.3.5

На рис.3.5 показана электрическая схема двухпозиционного ИМ постоянной скорости с таким асинхронным микродвигателем АД, включенным по конденсаторной схеме в однофазную сеть переменного тока. При замыкании контакта К1 напряжение на одну из обмоток двигателя В₁ подается непосредственно от сети, а на другую В₂ – через конденсатор С. Двигатель вращается в одном направлении. При замыкании контакта К2 конденсатор С оказывается включенным в цепь другой обмотки, изменяется знак сдвига по фазе β и происходит реверсирование двигателя. Контакты концевых выключателей SQ1 и SQ2 включаются последовательно с соответствующими контактами К1 и К2,обеспечивая отключение питания и остановку двигателя при подходе регулирующего органа к крайним положениям. Блок сигнализации БСП ничем не отличается от аналогичного на схеме рис.3.4.

В таблице 3.4 приведены основные технические данные нескольких унифицированных ИМ с однофазными асинхронными микродвигателями серий МЭ.

Таблица 3.4