Исполнительные двигатели

Исполнительными двигателями называют двигатели, которые применяют в системах автоматического управления и регулирования различных автоматизированных установок и которые предназначены для преобразования электрического сигнала (напряжения управления), получаемого от какого-то измерительного органа или датчика, в механическое перемещение (вращение) вала с целью воздействия на соответствующий регулирующий или управляющий аппарат. Если напряжение и мощность сигнала малы для управления исполнительным двигателем, то применяют промежуточные усилители мощности (магнитные или электронные). Номинальная мощность исполнительных двигателей обычно мала — до 500 600 Вт. К этим двигателям предъявляют требования по точности работы и быстродействию: требуется, чтобы зависимости момента М и частоты вращения п от напряжения сигнала (управления) были по возможности линейными. На рис. 8.6 показан исполнительный двигатель постоянного тока с печатной обмоткой якоря. Якорь этого двигателя имеет вид тонкого диска 5 из немагнитного материала (текстолит, стекло и др.), на обеих сторонах которого печатным способом нанесены проводники обмотки якоря 8. Принцип работы этого двигателя такой же, что и двигателей с цилиндрическим якорем. При включении двигателя в сеть ток в обмотке якоря взаимодействует с магнитным полем возбуждения постоянных магнитов 2, расположенных на статоре двигателя и обращенных своими полюсными наконечниками 3 к одной стороне пластмассового диска якоря.

Рис. 8.6. Конструкция двигателя постоянного тока с печатной обмоткой

С другой стороны диска расположено кольцо 4 ферромагнитного материала. Это кольцо выполняет те же функции, что и сердечник якоря в двигателях обычной конструкции, т. е. является элементом магнитной системы машины, через который замыкается основной магнитный поток. Якорь двигателя закрепляется на валу 6 втулкой 7. Включение двигателя в сеть осуществляется через щеточный контакт с щеткодержателем 1. Так как секции печатной обмотки одновитковые, а количество секций в обмотке ограничено площадью поверхности диска, то двигатели с печатной обмоткой выполняют обычно на низкое напряжение сети.

Тахогенераторы

Тахогенераторами называют электрические микромашины, работающие в генераторном режиме и служащие для преобразования частоты вращения в пропорциональный электрический сигнал. При этом пропорциональность преобразования определяется видом выходной характеристики тахогенератора, т. е. зависимостью между входной величиной (частотой вращения вала п) и выходной (напряжением U_вых в выходной обмотке). Большинство тахогенераторов имеет обычную конструкцию машин постоянного тока с независимым возбуждением при I_в = const или с постоянными магнитами, у которых Ф = const.

При постоянстве магнитного потока E_я = k_EnФ = k_En — э д. с. генератора; Е_я = U+I_яR_я = U(1 + R_я/R), где I_я=U/R — ток якоря генератора;

R — сопротивление внешней цепи, на которую включен генератор. Таким образом, U = Е_я(1 + R_я/R) = k_En/(1 + R_я/R), т. е. при постоянстве сопротивления нагрузки и цепи якоря сохраняется пропорциональность между напряжением генератора и частотой вращения его якоря. Характеристики тахогенератора приведены на рис. 8.7 для нескольких значений R.

Рис. 8.7. Характеристики тахогенератора

По мере увеличения тока I_я якоря начинает проявляться размагничивающее действие реакции якоря. Величина магнитного потока уменьшается, и характеристика тахогенератора отклоняется от прямой линии вниз. Применение измерительных приборов с большим внутренним сопротивлением уменьшает нелинейность выходной характеристики. Важный показатель тахогенератора — крутизна выходной характеристики, которая представляет собой отношение приращения выходного напряжения к приращению частоты вращения [В/(об/мин)]: е = _вых/ п,- где _вых —приращение выходного напряжения, В; п — приращение частоты вращения. В процессе работы тахогенераторов крутизна выходной характеристики может изменяться под действием температуры обмотки возбуждения и переходного падения напряжения в щеточном контакте. Для измерения частоты вращения тахогенератором его вал механически соединяют с валом механизма, частоту вращения которого требуется измерить. На выводы тахогенератора подключают измерительный прибор со шкалой, градуированной в единицах частоты вращения.