3Электропневматикалық және пневмоэлектрлік түрлендіргіштер

Электропневматикалық түрлендіргіштер электр сигналын пневматикалық сигналға сызықты түрлендіруді жүзеге асырады. Олардың жұмыстарын, 0–5 мА диапазонындағы тұрақты токтың өзгерісін 20-дан 100 кПа дейінгі қысымның өзгерісіне түрлендіретін, ЭПП-63 типті электрпневматикалық түрлендіргіш мысалында қарастырайық (13 сурет).

Аспаптың әрекеті күштердің қарымталану принципіне негізделген. Кіретін сигнал тұрақты ток түрінде I_кір катушка 1 арқылы өтеді, оған катушканы тұрақты магнит саңылауына 10 тартатын өріс түсіріледі. Түсетін күш шамасы ток мәніне пропорционал. Осы күштің әсерінен рычаг 4 тірек 5 айналасында бұрылады. Бұл кезде жапқыш 2 пен сопла 3 арасындағы қашықтық өзгереді, бұл дроссель аралық камера 9 мен дифференциалдық мембранадағы 11 қысымның өзгеруіне әкеледі. Бұл мембрана штокпен 12 байланысты, шток клапанның 13 ашылу дәрежесін өзгертеді және соған сәйкес түрлендіргіштің шығу камерасындағы 14 және кері байланыс сифльфонындағы 8 қысымды өзгертеді. Рыжагты жүйенің 6, 7 тепе-теңдігі аспаптың, кіретін сигнал – тұрақты ток шамасы және шығатын сигнал – шығу камерасындағы қысым шамасы арасындағы байланысты орнықтыратын, сипаттамасына тәуелді шығатын қысымның Р_шығ белгілі бір мәнінде қалпына келеді. Аспап қысымы Р_қор сығылған ауамен қоректенеді.

Пневмоэлектрлік түрлендіргіштер пневматикалық сигналды электрлік сигналға түрлендіруді (ток немесе кернеу) жүзеге асырады. ПЭ-55М типті пневмоэлектрлік түрлендіргіштертің функционалдық сұлбасы 14 суретте келтірілген. Пневматикалық сигналды қысым түрінде P_ШЫҒ қабылдаушы бірінші элемент болып Бурдон құбыршасы 1 табылады. Кіретін қысым серіппе арқылы 2 рычагқа 3 әсер ететін күшке айналатын құбырша соңындағы сәйкес жылжуды тудырады. Рычагта диск 5 және кері байланыстың күштік элементінің катушкасы 10 бекітілген. Диск 5 генератордың 7 контурына 6 әсер етеді, сол арқылы тұрақты магниттің магниттің құбырындағы 9 ауа саңылауында орналасқан кері байланыс катушкасы мен күш кедергісі арқылы генератор тізбегіндегі 8 токты өзгертеді. Катушкадан өрбитін күш, кіретін қысымнан туатын күшті қарымталайды. Рычагтың бұрылуы 4 оське салыстырмалы төмен болатындықтан, тәуелділіктің сызықтығы қамтамасыз етіледі.

Шығатын сигнал ретінде кернеу қолданған жағдайда трансформаторлық датчиктер типті түрлендіргіштер қолданылады. Бұл кезде сильфондық өлшеуші тораб, кіретін қысымды трансформаторлық датчик ішінде орналасқан плунжердің сызықтық ығысуына түрлендіреді. ППЭ-6 типті түрлендіргіштің жұмысы осыған негізделген.

13 сурет. Электропневматикалық түрлендіргіш ЭПП-63 сұлбасы

82Билет

1 Магнитті күшейткіштер.

Магнитті күшейткіштердің әрекеттену принципі ферромагниттік материалдардың магниттену қисығының сызықсыз сипатына негізделген. Осының әсерінен, мұндай материалдардың магниттік өтімділігін және әлсіз тұрақты токтан пайда болатын тұрақты өріспен оларды магниттеу жолымен ауыспалы токтың күшті шығатын тізбектің индуктивті кедергісін өзгерту мүмкіндікті.

Магнитті күшейткіштер өзінің жұмыста сенімділігімен, ұзақ қызмет көрсету уақытымен, үлкен күштерге тұрақтылық қабілеттілігімен, дірілге сезінбейтіндігімен және үлкен күш коэффициентінің болуымен кеңінен қолданыс тапты.

Бірмезгілде тұрақтыда, ауыспалыда өріске магниттенуі өтетін дросселді (7, а сурет) қарастырайық. Материалдың магниттену қисығы 7, б суретте кескінделген. Ауыспалы ток орамасының W~ активті кедергісін және магниттік ағынның шашырауын ескермей, ауыспалы ток көзінің кернеуінің U~ синусоидалды өзгерісі кезінде, индукцияның В_о тұрақты құрамасына бастырмаланатын магниттік индукцияның В~ синусоидалды өзгерісін аламыз. Бұл жағдайда магниттік ин­дукцияның әртүрлі мәндері үшін В_о дросселдегі магниттік өрістің кернеулік өзгерісінің Н~ қисығын тұрғызуға болады. В_о шамасы магниттенудің тұрақты тогінің Iу шамасына тәуелді болады. Магниттік индукцияның тұрақты құрамдарының жоғарылау шамасына қарай, дроссель жұмысы қанығу аймағына ығысады; маг­ниттік өріс кернеулігіде артады. Магниттік өрістің кернеулігінің Н өзгеру қисығының амплитудасы, магниттік индукцияның қанығуына жеткен кезде күрт жоғарылайды. Осындай қисық бойынша дроссель орамасындағы W~ ауыспалы токта I~ өзгере алады. Сонымен, магниттендіру тогін өзгерту жолымен (демек, В_о) ауыспалы токты I~ басқаруға болады. Бұл, магниттену тогінің жоғарылауы кезінде В_о-дің Н_о-ге қатынасының өзгеру нәтижесінде магниттік өтімділіктің м төмендеуінің есебінен жүзеге асырылады. м төмендеуі дросселдің индуктивті кедергісінің L төмендеуіне келтіреді.

Уақыт бойындағы I~ және сәйкес өріс кернеулігінің Н~ өзгеру қисықтары магниттену кезінде симметриясыз болып алынады, яғни ол екінші және ең жоғарғы жұпты гармоникалы болады. Дросселдің магниттену орамасында, трансформатордың екінші орамасындағы сияқты, біршама кернеу индукциялана алады, соның нәтижесінде ауыспалы ток тұраұты кернеу көзі арқылы ағып өтеді. Бұл құбылысты болдырмау үшін индуктивтілікті L₁ қосу талап етіледі. Көрсетілген екі кемшілікте қарапайым дросселдерді қолдануды шектейді және барынша күрделі сұлбаларды зерттеуге мәжбүр етеді.

7 сурет. Дроссель сұлбасы (а) және оның сипаттамалары (б).

8 сурет. Екі дроссельді және кері байланысы бар магниттік күшейткіштің сұлбасы

Жоғарыда қарастырылған екі дроссельден құрастырылған сұлбалардың бірі 8 суретте кескінделген. Магниттену орамасы W_у ауыспалы ағындар Ф₁ және Ф₂ бір-біріне қарама-қарсы ағатын және өзара жойылатын ортадағы өзекте орындалған.

Конструкцияның қарапайымдылығы мен сенімділігі, әлсіз тұрақты ток кезінде үлкен шамадағы ауыспалы токті басқару мүмкіншілігі, автоматикадағы қанығу дросселдері деп аталатын, сипатталған дросселдердің кеңінен қолданылуын қамтамасыз етті.

Қанығу дросселінің ауыспалы ток орамасымен жүктемелік кедергінің R_ж бірізді қосылуы кезінде қуаттың күшейу эффектісі қамтамасыз етіледі. Күштегі ауыспалы токтің қуатының өзгеруі ДР_ж, магниттену орамасындағы тұрақты токтың басқару қуатының өзгерісіне ДР_У қарағанда біраз жоғары болады, яғни мұндай сұлба жай магниттік күшейткішті көрсетеді.

U~ = const кезіндегі жүктемедегі токтің I~ басқару тогіне I_б тәуелділігі басқарудың симметриялық қисығымен көрсетіледі (8, б сурет). Магниттік күшейткіштердің күшейту коэффициентін арттыру үшін көбінесе оң кері байланыс енгізіледі (8 в сурет) және кері байланысты магнитті күшейткішті басқару сипаттамасы симметриясыз болады (8 г сурет).

2 Басқару міндеттерін шешу үшін келесідей құрылғылар немесе аспаптар болуы қажет: басқару міндеттері мен басқару объектілерінің шығыс шамаларының күйі туралы қандайда бір түрдегі ақпаратты алуды қамтамасыз ететін (өлшеуші және беретін құрылғылар); басқаратын әсерлерді (ықпалдарды) өзгерту қажеттігі туралы сигнал беру негізінде алынатын ақпаратқа талдау жасайтын (ақпаратты өңдеуші құрылғы); алынған сигналдарды күшейтутуді және команданы атқаруды орындайтын (күшейткіш және атқарушы құрылғылар). Қазіргі уақытта басқару жүйелерін жобалау кезінде жеке блоктар мен элементтердің ақпараттық, энергетикалық және құрылыстық түйіндесу мәселелерін шешу, автоматтандырудың өнеркәсіптік аспаптары мен құралдарының Мемлекеттік жүйесінің негізінде (ӨМЖ) жүзеге асырылады. Кіретін және шығатын сигналдарын сәйкестендіру кезінде әртүрлі физикалық табиғатты құрудың агрегаттық принципі, стандартты блоктардың салыстырмалы аз санынан күрделілігі мен қызметі бойынша әртүрлі автоматтық жүйелерді құру мүмкіндігін қамтамасыздандырады

3 Автоматтандырудан алынатын максимал экономикалық тиімділік жаңа технологиялық процестерді немесе конструкцияларды әзірлеу кезінде, механикаландыру, басқару ресурстарының қорын жасау, автоматты басқару саласында ғылым мен техниканың жетістіктерін тарту бойынша шараларды толық көлемде тарту арқылы алынады