20.Електричні виконавчі механізми. Монтаж, налагодження та експлуатація електромагнітних електродвигунних виконавчих механізмів

Електри́чні викона́вчі механі́зми (ЕВМ) – елемент технічних засобів автоматизації за допомогою якого здійснюється безпосередній вплив на технологічний процес. Можуть бути контактними і безконтактними. Пусковим пристроєм контактного виконавчого механізму є реверсивний магнітний пускач, безконтактного – магнітний підсилювач.

У загальному випадку електричні виконавчі механізми складаються з наступних основних елементів: реверсивного електродвигуна; редуктора, що знижує частоту обертання вихідного вала; вихідного елемента, що передає зусилля або крутильний момент регулівному органу; додаткових пристроїв (кінцевих вимикачів), що забезпечують зупинку виконавчого механізму в крайніх положеннях; пристроїв зворотного зв'язку для роботи в системах автоматичного регулювання або для дистанційного показу положення вихідного елемента виконавчого механізму; штурвал ручного привода (деякі модифікації).

У залежності від модифікації цих ВМ у них використовуються двофазні конденсаторні електродвигуни з порожнистим ротором, що мають добрі динамічні характеристики і допускають тривалу роботу в застопореному режимі при повній напрузі живлення, а також трифазні асинхронні електродвигуни з короткозамкнутим ротором (для виконавчих механізмів великої потужності).

Як пристрій зворотного зв'язку застосовують реостатні, індуктивні і феродинамічні перетворювачі переміщення. Покажчики положення вихідного вала, що комплектуються з деякими електричними ВМ, являють собою стрілочні прилади зі шкалою 0-100%.

Найбільше поширення в збагачувальній промисловості отримали електричні ВМ типу МЭО та ИМ 2/120.

При розробці схеми управління ВМ необхідно передбачати три режими роботи: дистанційний (Д), вимкнено (0) і автоматичний (А). Вибір режиму здійснюється за допомогою різних комутаційних пристроїв, наприклад, універсального перемикача (УП), що має відповідні три положення рукоятки перемикання. На схемі управління також показані кінцеві вимикачі (Кв1 і Кв2), що знеструмлюють живлення двигуна в крайніх положеннях вихідного вала, пускові кнопки, що працюють у дистанційному режимі, при цьому потрібно врахувати, що реверс вала двигуна здійснюється подачею напруги на одну (кнопка П1) або другу (П2) обкладку фазозсувного конденсатора (С). Схема включає і контактні групи (Р1 і Р2), які розташовані в регулюючому пристрої і керують виконавчим механізмом в автоматичному режимі (А).

Для управління трифазним виконавчим механізмом необхідне використання реверсивного магнітного пускача.

ЕМВМ служать для перетворення електричного струму в механічне переміщення з метою впливу на регулювальний орган об'єкта керування. Вони є найбільш розповсюдженими перетворювачами електричного сигналу в механічне переміщення. ЕМВМ набули застосування в якості приводного або керуючого пристрою в ряді механізмів, електричних апаратах і реле. ЕМВМ здатні працювати як на постійному, так і на змінному струмі. Однак електромагніти постійного струму застосовуються набагато ширше, ніж електромагніти змінного струму, оскільки при однакових розмірах вони розвивають більше тягове зусилля, мають більш високу стабільність параметрів, конструктивно простіше і дешевше. Для їхнього живлення використовується мережа змінного струму й вбудований випрямляч. Характерною рисою таких пристроїв є їхня здатність працювати тільки в схемах двухпозиційного («відкрите» – «закрите») регулювання чи керування. Це пояснюється тим, що регулювальний орган може знаходитися тільки в двох кінцевих положеннях, що відповідають двом можливим положенням сердечника електромагніта. Принципово можливе створення багатопозиційного (на три положення і більш) виконавчого електромагнітного механізму. ЕМВМ у порівнянні з електродвигунними ВМ відрізняються простотою конструкції і схем керування, меншою вагою та розмірами і значно меншою вартістю. Завдяки відсутності редуктора вони більш надійні в експлуатації. ЕМВМ за принципом дії розділяються на дві групи:

1. розраховані на тривале обтікання котушки соленоїда електричним струмом; при подачі напруги живлення якір соленоїда втягується (при цьому, наприклад, клапан відкривається), а повертається він у вихідне положення при знятті напруги (клапан закривається). Основними недоліками при цьому є постійне споживання електроенергії і помилкові спрацьовування при зникненні напруги живлення;

2. короткочасним обтіканням котушок соленоїда електричним струмом; вони складаються з двох електромагнітів – тягового і засувки. Тяговий електромагніт призначений для втягування якоря соленоїда, напруга живлення на його котушку подається короткочасно. Утримання якоря в робочому стані після знеструмлення тягової котушки здійснюється механічно спеціальною засувкою. Повернення у вихідний стан здійснюється шляхом короткочасної подачі напруги на котушку електромагніта засувки, що звільняє поворотну пружину і якір соленоїда закривається.

За призначенням ЕМВМ розділяють на:

• утримуючі, призначені для фіксації положення феромагнітних тіл, наприклад електромагніти для підйому предметів з феромагнітних матеріалів. Вони не здійснюють роботи, від них потрібна лише певна сила, на яку вони розраховуються;

• приводні, котрі служать для переміщення виконавчих пристроїв, наприклад клапанів, золотників, заслінок. Вони використовуються також у контакторах, електромагнітних муфтах та ін. Ці електромагніти здійснюють певну роботу і тому розраховуються на певну силу і переміщення.

По роду струму в обмотці розрізняють електромагніти постійного і змінного струму. Електромагніти постійного струму поділяються на нейтральні, що не реагують на полярність напруги живлення, і поляризовані, реагуючі на полярність напруги живлення.

По конструктивному виконанню розрізняють електромагніти:

• клапанні, із зовнішнім якорем, що притягується; вони мають невелике переміщення якоря (одиниці міліметра) і розвивають велике зусилля;

• прямоходові, з поступальним рухом якоря; вони називаються соленоїдними електромагнітами, мають великий хід якоря і високу швидкодію.