Электрические исполнительные механизмы в системах управления - Шегал Г.Л., Коротков Г.С.

Author: Шегал Г.Л. Коротков Г.С.
Tags: инженерное дело техника в целом электротехника электричество системы управления издательство энергия серия библиотека по автоматике
Year: 1968
Similar
Интегрированные системы управления технологическими процессами
Прикладная теория оптимального управления. Оптимизация, оценка и управление.
Основы автоматического регулирования и управления
Цифровые системы управления
Text
                    по
оееоеоеоое
Г. Л. Шегал и Г. С. Короткое
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
МЕХАНИЗМЫ
В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЭНЕРГИЯ»
БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 308
Г. Л. ШЕГАЛ и Г. С. КОРОТКОВ 1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЕЕ
МЕХАНИЗМЫ
В СИСТЕМАХ
УПРАВЛЕНИЯ
«авдргид»
МРСКВА. 1968
•* ч <•
6П2.154
Ш 36
УДК 62.523.2
1 м
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
И. В. Антик, А. И. Вертинов, А. А. Воронов, Д. А. Жучков,
Л. М. Закс, В. С. Малов, В. Э. Низе, О. В. Слежановский,
Б. С. Сотсков, Ф. Е. Темников, А. С. Шаталов
Шегал Г. Л. и Коротков Г. С.
III 36 Электрические исполнительные механизмы в си-
стемах управления. М., «Энергия», 1968.
160 с. с илл. (Б-ка по автоматике. Вып. 308)
В книге рассматриваются принципы действия и основные тех-
нические характеристики электрических исполнительных механизмов,
предназначенных для перемещения регулирующих органов в системах
автоматического регулирования и дистанционного управления дрос-
сельными заслонками, клапанами, задвижками, шиберами и другими
регулирующими и запорными органами. Даются рекомендации по их
применению и эксплуатации. Приводятся примеры построения схем
автоматического и дистанционного управления с использованием элек-
трических исполнительных механизмов различных типов.
Книга является обзором выпускаемых отечественной промышлен-
ностью конструкций электрических исполнительных механизмов и
предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся
автоматизацией производственных процессов различных отраслей на-
родного хозяйства.
3-3-13
296-68
6П2.154
Шегал Генрих Львович, Коротков Геннадий Стахеевич
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
Редактор Л. И. Шипетин
Технический редактор Л. И. Гаврилина Корректор Е. X. Горбунова
Сдано в набор 30/IV 1938 г.
Формат 84x108’/за
Усл. печ. л. 8,4
Тираж 16 000 экз.
Подписано к печати 10/IX 1968 г. Т 09877
Бумага типографская № 2
Уч.-изд. л. 11,04
Цена 55 коп.	Зак. 1268
Издательство .Энепгяя*-	л i л Шлюзовая наб., 10.
Моско века	1ТОД^йКЖЙв№впо л и графп ром а
Комитета но печят^ при Совете Министров СССР.
Ц5Че-69
ПРЕДИСЛОВИЕ
Технический прогресс народного хозяйства и темпы развития
общественного производства в значительной мере определяются
уровнем автоматизации производственных процессов. Это явилось
причиной широкого развития в последние годы средств автоматиче-
ского регулирования и управления. В нашей стране развитие
средств автоматизации, объединяемых в единую систему — Государ-
ственную систему приборов (ГСП), идет по пути их агрегатно-мо-
дульного построения из отдельных унифицированных блоков, кото-
рые комплектуются в законченные системы автоматического управ-
ления для самых разнообразных условий применения.
Вместе с тем до сего времени еще продолжается выпуск ря-
да изделий, в целом уже не соответствующих полностью современ-
ным требованиям и имеющих индивидуальные технические и эксплу-
атационные свойства и конструктивные особенности. Последнее
в значительной мере относится к исполнительным механизмам, где
наряду с освоением новых типов, соответствующих требованиям
ГСП, и прекращением производства наиболее бесперспективных мо-
дификаций исполнительных механизмов еще продолжается выпуск
некоторых устаревших конструкций.
В настоящее время в технике автоматизации используется до-
вольно большое количество разнообразных исполнительных меха-
низмов, предназначенных для управления рабочими (регулирующи-
ми, запорными, отсечными и т. п.) органами в системах автомати-
ческого регулирования или дистанционного управления. Все испол-
нительные механизмы, отличающиеся друг от друга принципом дей-
ствия, техническими и эксплуатационными качествами и конструк-
тивными особенностями, по роду используемой энергии делятся на
электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные
(электрогидравлические, электропневматические и т. п.). Данная
книга является переработанным и дополненным изданием книги
Г. Л. Шегал «Электрические исполнительные механизмы», выпу-
щенной Госэнергоиздатом в 1961 г. Она посвящена только электри-
ческим исполнительным механизмам общепромышленной автомати-
ки, находящим широкое применение при автоматизации самых раз-
личных отраслей народного хозяйства.
Современная тенденция в развитии электрических исполнитель-
ных механизмов состоит в создании и более широком внедрении
в практику автоматизации производственных процессов бесконтакт-
ных исполнительных механизмов, наиболее полно отвечающих воз-
растающим требованиям улучшения качества работы систем авто-
матического управления и, главное, повышения надежности систем
управления. В этой связи бесконтактным исполнительным механиз-
мам в книге отведено значительное место. В то же время авторы
считают, что книга, рассчитанная на инженерно-техническйх работ-
ников, занимающихся автоматизацией производственных процессов
различных отраслей народндгЬ'&ййства, была бы неполной, если
•	3
бы в ней не нашли отражения вопросы, связанные с оценкой
свойств, выбором и эксплуатацией исполнительных механизмов
с контактным управлением, так как их удельный вес среди общего
количества электрических исполнительных механизмов, используе-
мых в устройствах общепромышленной автоматики, до сего време-
ни еще превышает удельный вес бесконтактных механизмов.
Вопросам целесообразного выбора и применения электрических
исполнительных механизмов до настоящего времени не придавалось
большого значения. Это объяснялось тем, что, с одной стороны,
номенклатура выпускаемых промышленностью исполнительных ме-
ханизмов была крайне мала, а с другой стороны — многие исполни-
тельные механизмы различных типов по существу мало чем отли-
чались друг от друга.
Однако анализ опыта работы систем автоматического управле-
ния в различных отраслях промышленности показал, что в практи-
ке использования электрических исполнительных механизмов имеют
место случаи нерационального применения той или иной их моди-
фикации и необоснованного завышения мощности. Поэтому в книге
наряду с рассмотрением статических и динамических свойств и по-
казателей надежности нашли отражение вопросы, связанные с обо-
снованием выбора и сопоставлением областей применения электри-
ческих исполнительных механизмов различных типов.
Интенсивное развитие средств дискретной техники управления
обусловливает появление цифровых электрических исполнительных
механизмов, представляющих собой по существу цифро-аналоговые
преобразователи, которые осуществляют преобразование электриче-
ских управляющих сигналов, поступающих к ним в цифровой фор-
ме, например в виде параллельного кода, в пропорциональное угло-
вое или линейное перемещение выходного органа [Л. 17]. Сюда же
могут быть отнесены исполнительные устройства с шаговыми двига-
телями, выполняющие функции аналого-цифровых преобразовате-
лей, в которых число — импульсный код преобразуется в пропор-
циональный угол поворота выходного вала [Л. 28]. Однако из-за
ограниченного объема в данной книге цифровые электрические ис-
полнительные механизмы не рассматриваются.
Анализируя собранные в книге основные технические данные
электрических исполнительных механизмов, серийно выпускаемых
промышленностью в настоящее время, можно отметить ряд имею-
щихся диспропорций. Среди довольно большой номенклатуры су-
ществующих электрических исполнительных механизмов многие ти-
пы в значительной степени дублируют друг друга, отличаясь кон-
струкцией и техническими характеристиками. В то же время такие
крайне необходимые типы исполнительных механизмов, как прямо-
ходные, промышленностью фактически не выпускаются. Отстает раз-
витие исполнительных механизмов с переменной скоростью движе-
ния выходного органа, а также механизмов, предназначенных для
работы в условиях взрывоопасных, химически агрессивных и дру-
гих специальных сред. Мало совершенствуются и нс пополняются
модификации простейших и дешевых малогабаритных электрических
исполнительных механизмов.
В целом же развитие исполнительной части систем регулиро-
вания должно идти путем комплексного рассмотрения как тео-
ретических, так и производственно-экономических вопросов. При со-
здании и применении исполнительных механизмов должно уделять-,
ся особое внимание вопросам взаимной увязки как статических,
так и динамических их параметров с регулирующими приборами
4
и регулирующими органами. Требуют решения вопросы взаимоза-
меняемости электрических, гидравлических и пневматических испол-
нительных механизмов на одних и тех же регулирующих органах,
а также возможности комплектности изготовления и поставки этих
элементов систем регулирования.
Необходимо в ближайшие годы создание широких серий наи-
более употребительных типов исполнительных механизмов, образуе-
мых из унифицированных функциональных блоков, позволяющих
в различных сочетаниях образовывать комплекты исполнительных
устройств, предназначенных для выполнения как самых простых,
; так и сложных функций и различных законов изменения и способов
 регулирующего воздействия. Такое решение не только обеспечит
: удовлетворение самых разнообразных требований потребителя, по
и явится основой снижения себестоимости исполнительных механиз-
мов.
Разработку и освоение выпуска серии бесконтактных однообо-
ротных исполнительных механизмов постоянной скорости типа МЭО
(приложение 2), по своим характеристикам стоящих на уровне луч-
ших зарубежных изделий подобного типа, можно рассматривать*
как начало дальнейшего развития и совершенствования этой обла-
сти автоматики.
Авторы считают своим долгом выразить глубокую признатель-
ность С. Н. Дилигенскому, сделавшему целый ряд ценных замеча-
ний при рецензировании, и Л. И. Шипетину, вложившему много тру-
да в редактирование данной книги.
Авторы
Глава первая
ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМАХ
1. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ КАК СИЛОВОЕ
УСТРОЙСТВО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА
Исполнительным механизмом в системах управления обычно
называют устройство, предназначенное для перемещения рабочего
органа в соответствии с сигналами, поступающими от управляюще-
го устройства.
Рабочими органами могут быть различного рода дроссельные
заслонки, клапаны, задвижки, шиберы, направляющие аппараты и
другие регулирующие и запорные органы, способные производить
изменение количества энергии или рабочего вещества, поступающего
в объект управления. При этом перемещение рабочих органов мо-
жет быть как поступательным, так и вращательным в пределах
одного или нескольких оборотов. Следовательно, исполнительный
механизм с помощью рабочего органа осуществляет непосредствен-
ное воздействие на управляемый объект.
В общем случае электрический исполнительный механизм со-
стоит из электропривода, редуктора, узла обратной связи, Датчика
указателя положения выходного элемента и конечных выключате-
лей.
В качестве электропривода в исполнительных механизмах ис-
пользуются либо электромагниты, либо электродвигатели с пони-
жающим редуктором для снижения скорости перемещения выходно-
го элемента до величины, обеспечивающей возможность непосред-
ственного соединения этого элемента (вала или штока) с рабочим
органом. Узлы обратной связи предназначены для введения в кон-
тур регулирования воздействия, пропорционального величине пере-
мещения выходного элемента исполнительного механизма, а следова-
тельно, и сочлененного с ним рабочего органа. С помощью конеч-
ных выключателей производится отключение электропривода испол-
нительного механизма при достижении рабочим органом своих ко-
нечных положений во избежание возможных повреждений механи-
ческих звеньев, а также для ограничения перемещения рабочего
органа.
Как правило, мощность сигнала, вырабатываемого регулирующим
устройством, бывает недостаточной для непосредственного переме-
щения рабочего органа, поэтому исполнительный механизм можно
рассматривать как усилитель мощности, в котором слабый входной
сигнал, усиливаясь во много раз, передается на рабочий орган.
Очевидно, что исполнительный механизм, являясь в системе
управления силовым устройством, производящим перемещение рабо-
6
чего органа, должен не только совершать необходимую для его пё-
ремещсния работу, но и производить эти перемещения с возможно
меньшими искажениями заданных законов управления.
Сравнительный анализ и оценка соответствия исполнительных
механизмов условиям получения требуемого качества работы про-
изводится обычно путем сопоставления, во-первых, энергетических,
эксплуатационных, конструктивных и экономических показателей
исполнительных механизмов различных типов, а во-вторых, их ста-
тических и динамических свойств.
Для исполнительных механизмов, работающих в системах ди-
станционного управления в качестве силового устройства переме-
щения рабочих органов, наиболее существенна первая группа пока-
зателей. Для исполнительных механизмов, являющихся элементом
системы автоматического регулирования, наиболее важна вторая
группа показателей, так как именно статические и динамические
свойства исполнительного механизма могут существенно влиять на
устойчивость и качество процесса регулирования.
Рассмотрим основные показатели, характеризующие исполни-
тельные механизмы как силовые устройства перемещения рабочих
органов.
К числу энергетических показателей, определяющих соответст-
вие исполнительных механизмов требованиям, предъявляемым к ним
со стороны рабочих органов, обычно относят номинальный и пуско-
вой моменты.
Номинальный момент (усилие) — величина момента со-
противления или усилия, которые исполнительный механизм может
преодолевать при номинальном значении управляющего (входного)
сигнала.
Развивая номинальный момент или усилие, исполнительный ме-
ханизм работает в наиболее оптимальном режиме с отдачей ма-
ксимальной полезной мощности.
Пусковой момент (усилие)—максимальное значение кру-
тящего момента или усилия, развиваемого исполнительным меха-
низмом в момент включения под действием номинальной величины
управляющего сигнала. Обычно при оценке исполнительного меха-
низма указывается минимально возможная величина пускового мо-
мента.
Величина, определяемая отношением пускового момента к при-
веденному моменту инерции исполнительного механизма, характери-
зует его инерционность, т. е. время от начала движения до установ-
ления номинальной скорости перемещения выходного органа. Для
уменьшения времени разгона пусковой момент исполнительных ме-
ханизмов обычно в 2—2,5 раза превышает номинальный момент.
В исполнительных механизмах, допускающих работу на упор,
иногда целесообразно рассматривать и наибольший момент (уси-
лие), с которым механизм может воздействовать на регулирующий
орган.
Характеристикой исполнительного механизма как усилителя
мощности может служить коэффициент усиления мощности, пред-
ставляющий отношение максимальной полезной мощности на его
выходном устройстве к мощности управляющего сигнала. Обычно
в этом случае целесообразно рассматривать исполнительный меха-
низм в комплекте с управляющим усилителем.
В некоторых случаях для более полного анализа энергетиче-
ских возможностей исполнительных механизмов рассматривается
расход энергии, необходимой для работы механизма. Для срав-
7
нительной оценки исполнительных Механизмов используется коэф-
фициент полезного действия, под которым понимается отношение
максимальной полезной мощности, развиваемой выходным устрой-
ством механизма, к потребляемой мощности.
Сравнительная оценка исполнительных механизмов с точки зре-
ния работоспособности, т. е. соответствия требованиям и условиям
эксплуатации, может производиться по следующим показателям,
определяющим их эксплуатационную пригодность.
Безотказность — фактор, являющийся основным и наи-
более важным эксплуатационным показателем, характеризующим
способность исполнительного механизма сохранять работоспособ-
ность в определенных режимах и условиях эксплуатации. Коли-
чественно безотказность оценивается вероятностью безотказной ра-
боты исполнительного механизма в течение определенного проме-
жутка времени.
Полный технический ресурс—сумма интервалов вре-
мени безотказной работы исполнительного механизма за период от
начала эксплуатации до разрушения или другого предельного со-
стояния. В качестве предельного состояния может рассматриваться
начало отклонения параметров механизма за пределы установленных
норм в результате выхода из строя элементов, регулировка или
замена которых в ходе нормальной эксплуатации не предусмотрена.
Гарантированный срок службы — календарная про-
должительность эксплуатации исполнительного механизма, в тече-
ние которой завод-изготовитель гарантирует его работоспособность
и несет материальную ответственность за возникшие неисправности
при условии соблюдения правил эксплуатации.
Ремонтопригодность — качество, определяющее приспо-
собленность исполнительного механизма к восстановлению исправ-
ности и поддержанию технического ресурса путем предупреждения,
обнаружения и устранения неисправностей и отказов. Количествен-
но ремонтопригодность оценивается продолжительностью восстанов-
ления работоспособности.
Коэффициент технического использования —
оценивает качество конструкции механизма и определяется как от-
ношение полного технического ресурса к сумме слагаемых: полному
техническому ресурсу, суммарному времени, затраченному на ре-
монт за весь период эксплуатации, и суммарному времени, затрачен-
ному на профилактические работы за весь период эксплуатации.
Общая надежность — свойство механизма обеспечивать^
нормальное выполнение заданных функций. Количественно этоё
свойство оценивается произведением вероятности безотказной рабо-1
ты на коэффициент технического использования.	1
К числу экономических показателей, характеризующих исполни-!
тельные механизмы, относятся:	1
стоимость исполнительного механизма и его запасных частей;]
коммерческий гарантийный срок;	|
металлоемкость — определяемая как отношение веса исполни-?
тельного механизма к мощности на выходном валу (штоке) или^
к моменту (усилию) при одинаковых значениях скорости перемеще-
ния выходного органа.
Помимо рассмотренных показателей существуют и другие до-
полнительные характеристики исполнительных механизмов, опре-
деляющие их область применения, универсальность, конструктивное
исполнение и т. п. Эти особенности в некоторых случаях могут
оказаться определяющими при выборе исполнительных механизмов.
8
Знание перечисленных основных показателей работы и конст-
руктивных свойств исполнительных механизмов обеспечивает пра-
вильный выбор их при построении схем автоматического регулиро-
вания и управления, а также позволяет производить сравнитель-
ный анализ различных типов исполнительных механизмов.
Следует отметить, что в технических характеристиках испол-
нительных механизмов, сообщаемых заводами-изготовителями по-
требителям, крайне редко приводятся количественные данные по-
казателей, характеризующих эксплуатационные качества исполни-
тельных механизмов различных типов.
2. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ КАК ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Система автоматического регулирования (САР), предназначен-
ная для поддержания на определенном уровне или изменения по
определенной программе какой-либо физической величины (пара-
метра), представляет собой цепь взаимосвязанных звеньев
(устройств), соединенных с регулируемым объектом. В общем слу-
чае (рис. 1) САР состоит из собственно регулируемого объекта и
задающего, регулирующего и исполнительного устройств, каждое
из которых выполняет самостоятельные функции.
В задающем устройстве, состоящем из измерительного элемен-
та ИЭ, задатчика ЗАД и элемента сравнения ЭС, происходят срав-
нение регулируемой величины ф с ее заданным значением ф0 и
выработка сигнала, пропорционального их разности х = ф—фо.
В регулирующем устройстве этот сигнал преобразуется по за-
данному закону (преобразующий элемент ПЭ) и за счет энергии
внешнего источника усиливается (усилитель У) по мощности до
уровня, необходимого для управления исполнительным устройством-.
Назначение исполнительного устройства состоит в изменении
регулирующего воздействия р в соответствии с сигналом, подавае-
мым на его вход от регулирующего устройства. Исполнительное
устройство состоит обычно из усилителя У, исполнительного меха-
низма ИМ и регулирующего (рабочего) органа РО.
Q
Как правило, мощность сигнала, поступающего от регулирую-
щего устройства, бывает недостаточной для приведения в действие
исполнительного механизма, поэтому исполнительное устройство
имеет собственный усилитель, в котором слабый входной сигнал
усиливается до необходимой мощности за счет энергии внешнего
источника питания. Конструктивно этот усилитель может находить-
ся как внутри исполнительного механизма, так и вне его. В каче-
стве усилителей в электрических исполнительных устройствах ис-
пользуются электромагнитные реле, контакторы, магнитные пуска-
тели, магнитные, электронные и полупроводниковые усилители.
Исполнительный механизм, работающий в системе автоматиче-
ского регулирования, должен обеспечивать перемещение регулирую-
щего органа с возможно меньшими искажениями законов регули-
рования, формируемых им совместно с регулирующим устройством.
Под законом регулирования ц,=}(х) понимается зависимость
между отклонением х регулируемой величины от ее заданного зна-
чения и положением регулирующего органа р (регулирующим воз-
действием). Формирование необходимого закона регулирования
в различных системах обеспечивается применением регуляторов со-
ответствующих типов и конструкций.
Используемые в настоящее время для промышленных целей
автоматические регуляторы по тому закону регулирования, который
они обеспечивают в системах регулирования, подразделяются [Л. 18]
на:
релейный позиционный Рп;
релейный постоянной скорости Рс;
пропорциональный (статический) П;
интегральный (астатический) И;
пропорционально-интегральный (изодромный) ПИ;
пропорционально-интегральный с производной (изодромный
с производной) ПИД.
Рассмотрим эти регуляторы с точки зрения особенностей ра-
боты исполнительных механизмов и предъявляемых к ним тре-
бований.
В релейных системах позиционного регулирования регулирую-
щее воздействие на объект, определяемое положением регулирую-
щего органа, может иметь только два заранее установленные при
наладке значения, т. е. такая система работает по принципу «да —
нет» или «открыто — закрыто» и практически не имеет параметров
настройки. Статическая характеристика идеализированного Рп-ре-
гулятора показана на рис. 2. Уравнение такого регулятора при пре-
небрежении временем срабатывания исполнительного устройства
может быть записано в виде
|х=Нмакс sign(x—е) при х>0;
Цмин sign(^H-e) при х<0,
где 2е — гистерезисная зона релейного элемента.
Исполнительные механизмы, работающие с Рп-регуляторами,
должны обеспечивать возможность изменения величины управляю-
щего воздействия в пределах от Нмин ди Нмакс-
В идеализированной системе позиционного регулирования регу-
лирующий орган меняет положение мгновенно. Однако качество ра-
боты реальной позиционной системы регулирования в значительной
мере зависит от времени перемещения регулирующего органа из
одного конечного положения в другое.
10
В системах автоматического регулирования с Рс-регуляторамй
управляющее воздействие на объект определяется скоростью пере-
мещения регулирующего органа. Статическая характеристика идеа-
лизированного Pc-регулятора имеет вид, показанный на рис. 3.
Уравнение Pc-регулятора без учета времени разгона и торможе-
ния исполнительного механизма имеет вид:
б/|Л 1
-^j-= sign х при | х I;
du.
при I x I < 8.
Величины 1/Гс (скорость перестановки регулирующего органа)
и 26 (зона нечувствительности) являются параметрами настройки
Рс-регуляторов.
Рис. 2. Статическая харак-
теристика Рп-регулятора.
Рис. 3. Статическая характе
ристика Рс-регулятор а.
Таким образом видно, что один из параметров настройки Рс-
регулятора зависит от технических данных исполнительного меха-
низма. Скорость перемещения регулирующего органа можно опре-
делить соотношением
т TVmP
/с“ 2ж ’
где Ти.м — время одного оборота выходного вала исполнительного
механизма; Р^заданный угол поворота выходного вала исполнитель-
ного механизма; i — коэффициент передачи от вала исполнительного
механизма до регулирующего органа.
Отметим, что уравнения Pc-регулятора справедливы при усло-
вии, что время перемещения регулирующего органа соизмеримо
с постоянными времени объекта регулирования. Если же время
перемещения регулирующего органа много меньше собственных вре-
мен объекта, то Pc-регулятор работает в режиме позиционного ре-
гулирования.
Регулирующие устройства пропорционального действия (П-регу-
ляторы) осуществляют регулирующее воздействие на объект, про-
порциональное отклонению регулируемого параметра от заданного
значения. Для обеспечения такой пропорциональности от датчика
обратной связи по положению исполнительного механизма подаётся
сигнал, образующий совместно с сигналом отклонения регулируе-
мой величины от заданного значения суммарный сигнал, который
поступает на вход регулирующего устройства.
Уравнение П-регулятора имеет вид:
|А = /СрХ,
где /<Р — коэффициент пропорциональности (усиления) — параметр
настройки регулятора.
В зависимости от типа применяемого исполнительного механиз-
ма П-регуляторы могут быть регуляторами постоянной и перемен-
ной скорости.
Статическая характеристика П-регулятора с учетом ограниче-
ния конечных положений регулирующего органа и при разных зна-
чениях показана на
рис. 4.
Диапазон настройки ко-
эффициента пропорциональ-
ности КР (или величины,
обратной Лр и выраженной
в процентах, которую на-
зывают статизмом или ко-
эффициентом неравномер-
ности) в значительной мере
зависит от конструкции ис-
полнительного механизма.
Минимально допустимое
для рассматриваемых элек-
трических пропорциональ-
ных регуляторов значение
коэффициента пропорциональности Кр определяется по максималь-
ной величине сигнала обратной связи по положению регулирующего
органа, при которой П-регулятор будет работать без автоколебаний.
В свою очередь величина сигнала обратной связи помимо зоны не-
чувствительности, эффективности стабилизирующей связи и т. п.
зависит также от параметров датчика обратной связи исполнитель-
ного механизма, его инерционности, передаточного числа и люфта
редуктора [Л. 18].
Если датчиком обратной связи по положению регулирующего
органа в исполнительном механизме является реохорд, то сигнал,
соответствующий перемещению регулирующего органа на один ви-
ток обмотки реохорда, не должен превышать зону нечувствитель-
ности регулятора, т. е.
И"И #р.мин> .
где го — число витков обмотки реохорда; б — зона нечувствительно-
сти регулятора.
Для П-регуляторов с исполнительным механизмом постоянной
скорости большое значение для определения минимально допусти-
мой величины /(р.мин имеет выбёг исполнительного механизма' при
его отключении. Величина сигнала обратной связи, соответствующего
углу поворота регулирующего органа при выбеге исполнительного
12
Механизма, должна быть МёпьШе зо.11ы нечувствительности регуля-
тора. Если соблюдается условие
23Крл ин
J Романс
Л1тр
где J — приведенный момент инерции системы; рМакс — максималь
ная скорость перемещения регулирующего органа; МТр — приведен
ныи тормозной момент, дейст-
вующий во время выбега дви-
гателя, то при любом значении
люфта в редукторе изменение
положения регулирующего ор-
гана при выбеге исполнитель-
ного механизма не превосходит
величины, соответствующей зо-
не нечувствительности усилите-
ля регулятора.
Таким образом, можно
сделать вывод, что для П-регу-
ляторов с релейным усилите-
лем минимальное значение ко-
эффициента пропорционально-
сти Кр ограничивается инер-
ционностью и конструкцией
тормозных устройств исполни-
Рис. 5. Статическая характеристи-
ка И-регулятора.
гельного механизма.
Для П-регуляторов с переменной скоростью исполнительного
механизма при наличии стабилизирующей обратной связи по скоро-
сти электропривода, обеспечивающей уменьшение скорости при под-
ходе к положению равновесия, допустимы значительно меньшие
значения коэффициента пропорциональности Кр.
Регулирующие устройства интегрального действия (И-регуля-
торы), называемые также астатическими, характерны тем, что ско-
рость перемещения регулирующего органа у них пропорциональна
отклонению регулируемой величины от ее заданного значения, а пе-
ремещение регулирующего органа пропорционально интегралу от-
клонения. Закон регулирования, формируемый И-регуляторами, име-
ет вид:
fi =	при|х|<.г0;
* н J
Н = Нмак<7 При |Х| >Х0,
где Ги — постоянная времени интегрирования — параметр настрой-
ки регулятора; цмакс — максимальная скорость перемещения регу-
лирующего органа.
При использовании в И-регуляторах исполнительных механиз-
мов постоянной скорости требуемая для этих регуляторов пропор-
циональная зависимость скорости перемещения регулирующего орга-
на от величины управляющего сигнала обеспечивается импульсным
режимом работы регулирующего устройства, так как известно, что
среднее значение скорости исполнительного двигателя, работающего
13
й импульсном режиме, пропорционально сигналу, поступающему на
вход регулирующего устройства.
Статическая характеристика И-регулятора показана на рис. 5
(кривая /), где лд— сигнал рассогласования, при котором скорость
перемещения регулирующего органа достигает максимального зна-
чения |ыМакс- Для исполнительных механизмов переменной скорости
за счет введения в усилитель регулирующего устройства сигнала
стабилизирующей обратной связи по скорости электродвигателя ис-
полнительного механизма диапазон пропорциональной зависимости
между скоростью двигателя и величиной отклонения может быть
значительно увеличен (кривая 2).
Так же как и для Pc-регулятора, максимальная скорость пе-
ремещения регулирующего органа И-рсгуляторов зависит от кон-
струкции исполнительного механизма, способа соединения его вы-
ходного устройства с регулирующим органом и может быть опре-
делена по формуле
1 __ 2ш
P'Mai с — "Т*	~Т Q ’
1 С	I И.мР
Величина сигнала рассогласования Хо, при которой скорость
перемещения регулирующего органа становится максимальной, за-
висит от постоянной интегрирования Ги. Приближенно эта зависи-
мость выражается формулой [Л. 18]:
-Хо = Р*максТи ф
Одним из недостатков реальных И-регуляторов является срав-
нительно малый диапазон линейной зависимости скорости исполни-
тельного механизма от величины входного сигнала. При х>х0 ско-
рость перемещения регулирующего органа ограничивается возмож-
ностями исполнительного механизма и И-регулятор начинает рабо-
тать как регулятор постоянной скорости.
Уравнения регуляторов, обеспечивающих пропорционально-ин-
тегральный закон регулирования (ПИ-регуляторов) и пропорцио-
нально-интегральный закон с воздействием по производной (ПИД-
регуляторов), имеют вид соответственно:
/	1 С \
=	/\р I х + — \ xdt 1;
/ If	dx\
=	7<р lx + Jхdt + dt j
Динамические свойства этих регуляторов, помимо параметров
собственно регулирующих устройств (усилителей), во многом за-
висят также от схемы включения и технических данных используе-
мых электрических исполнительных механизмов.
По способу включения исполнительных механизмов ПИ- и
ПИД-регуляторы можно разделить на регуляторы: а) с исполни-
тельными устройствами без обратной связи по положению регули-
рующего органа, б) с исполнительными устройствами, охваченными
обратной связью.
Зависимость свойств регуляторов от характеристик исполни-
тельных механизмов в общем виде принято [Л. 18] выражать ве-
14
личиной TCMi называемой коэффициентом исполнительного устрой-
ства. Величина Тсм определяется такими факторами, как время
одного оборота выходного вала исполнительного механизма, пере-
даточное отношение между его выходным валом и регулирующим
органом, напряжение обратной связи по положению и т. п.
Для ПИ- и ПИД-регуляторов без обратной связи по положе-
нию регулирующего органа от величины коэффициента исполнитель-
ного устройства Тем зависит коэффициент пропорциональности
(усиления) регулятора Кр. Для регуляторов серии ЭР, разработан-
ных Всесоюзным теплотехническим институтом (ВТИ), коэффициент
пропорциональности Кр определяется так [Л. 18]:
2пК1Ги
К2Ти.м ’
где Ki — коэффициент напряжения внутренней обратной связи уси-
лителя; Ти — постоянная времени интегрирования; К2— коэффи-
циент передачи от исполнительного механизма к регулирующему
органу; Ти.м — время одного оборота выходного вала исполнитель-
ного механизма; при этом Ki и Тп — параметры регулирующего
устройства, а К2 и Ти.м — параметры исполнительного устройства.
Для ПИ- и ПИД-регуляторов с обратной связью по положению
регулирующего органа связь между средним значением скорости
исполнительного механизма, работающего в импульсном режиме,
и сигналами, поступающими на вход регулирующего устройства, вы-
ражается через коэффициент исполнительного устройства следую-
щим образом:
1
|Аср = (/Ci-V t/o.c)>
/ см
где К\ — коэффициент передачи измерительной схемы; U0.c— на-
пряжение обратной связи, подаваемое на вход усилителя.
В связи с тем, что коэффициент исполнительного устройства
Тем влияет на величину параметров регуляторов и форму переход-
ного процесса в некоторых типах регуляторов (например, РУ4-16),
кроме параметров настройки Кр, Тп и Гд, имеется еще самостоя-
тельный параметр настройки Тсм, настройка которого осуществля-
ется за счет изменения величины напряжения обратной связи по
положению.
3.	СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
Для решения вопроса о возможности использования электри-
ческого исполнительного механизма того или иного типа в конкрет-
ной системе автоматического регулирования, к которой предъявлены
определенные требования по обеспечению необходимого качества
регулирования, помимо оценки энергетических, конструктивных и
эксплуатационных качеств исполнительных механизмов, производит-
ся также анализ их статических и динамических свойств. В качест-
ве основных показателей для укрупненной оценки статических и
динамических свойств исполнительного механизма принято [Л. 11]
рассматривать их точность и быстродействие.
15
Точностью называют величину, обратную максимально возмож-
ной'ошибке устаногления исполнительного механизма в новое со-
стояние равновесия. Ошибка установления состоит из методической
составляющей, являющейся результатом выбора принципа действия
исполнительного механизма, и инструментальной составляющей
(люфт, трение и т. п,.). Следует отметить, что, несмотря на вполне
очевидную важность учета точности исполнительного механизма
при расчете САР, вопросы нормирования показателей, определяю-
щих точность, еще мало отражены в литературе и технической до-
кументации на исполнительные механизмы. Первой попыткой вве-
дения каких-то норм явилось установление допустимых величин от-
клонений на ряд параметров электрических исполнительных меха-
низмов, принятых ГОСТ 7192-62. Стандарт устанавливает нормы
допустимых отклонений на установившуюся скорость выходного
органа для механизмов постоянной скорости в номинальном режи-
ме, а также при колебаниях напряжения питания, нагрузки и тем-
пературы окружающей среды в определенных пределах. Этот же
стандарт впервые установил допуски на величины люфта, разгона
и выбега выходного вала (штока) исполнительного механизма. Каж-
дый из этих параметров лишь косвенно влияет на точность дейст-
вия исполнительного механизма и не может быть положен в осно-
ву их классификации по классам точности, которая, к сожалению,
до сих пор отсутствует.
Критерием оценки точности для исполнительных механизмов
переменной и постоянной скорости, охваченных жесткой обратной
связью по положению и управляемых изменением знака и ампли-
туды входных сигналов, может служить величина приведенной
ошибки установления исполнительного механизма в состояние равно-
весия, определяемая в процентах по формуле
Lx
Д-^г.рив — z Т. 100,
л маг с — ^миН
где Ах= (xj—х2)макс, a Xj и х2— предельные (наибольшее и наи-
меньшее) значения входного сигнала, соответствующие одному и
тому же значению выходного сигнала, снимаемого с датчика обрат-
ной связи по положению. хмакс—Хмип — полный диапазон измене-
ния входного сигнала.
Для исполнительных механизмов, работающих в импульсном
режиме и управляемых изменением знака и длительности входного
сигнала, приведенная ошибка установления может бьпь определена
как
ДХ1.рив = —Г” 100'
где А^мин — наименьшая длительность импульса входного сигнала,
вызывающего изменения величины выходного сигнала, снимае-
мого с датчика обратной связи по положению; Т — время переме-
щения выходного устройства исполнительного механизма из одного
крайнего положения в другое.
Быстродействием называют величину, обратную времени пере-
хода исполнительного механизма из одного установившегося со-
стояния в другое под воздействием управляющего сигнала в виде
ступенчатой функции времени. При этом за одно установившееся
состояние можно принять среднее полотенце исполнительного ме-
16
ханизма (или одно из крайних), а за другое — максимальное от-
клонение (или другое крайнее положение).
Точность и быстродействие, являясь наиболее общими показа-
телями, позволяют произвести лишь предварительную оценку свойств
исполнительных механизмов. Рассмотрим некоторые другие показа-
тели, позволяющие произвести более детальную оценку статических
и динамических свойств исполнительных механизмов.
Статические свойства исполнительного механизма характеризу-
ют взаимосвязь между его входными и выходными координатами
при установившемся равновесном состоянии механизма, давая пред-
ставление о том, как в статике исполнительный механизм передает
сигнал от входа (управляющего устройства) до выхода (выходного
вала или штока). Выходной координатой исполнительного меха-
низма в зависимости от характера его работы в системе регулиро-
вания может быть либо величина перемещения выходного устрой-
ства, либо скорость его перемещения.
К статическим показателям обычно относят: 1) вид статической
Характеристики (ее форма, типичные нелинейности); 2) номиналь-
ную скорость перемещения выходного устройства; 3) номинальный
управляющий сигнал или номинальный диапазон его изменения;
1) зону нечувствительности.
Вид статической характеристики исполнительных механизмов
зависит как от их конструктивного исполнения (постоянной и пере-
менной скорости, конечные выключатели), так и от схемы включе-
ния (наличие обратной связи по положению, по скорости двигате-
ля— рис. 2—5).
По статическим характеристикам обычно могут быть опреде-
лены:
номинальная скорость перемещения выходного устройства ис-
полнительного механизма при номинальной нагрузке;
номинальный управляющий (на входе регулирующего устрой-
ства) сигнал, соответствующий номинальной скорости перемещения
выходного устройства.
Одним из факторов, определяющих нелинейность статических
характеристик реальных исполнительных механизмов, является их
зона нечувствительности. Под зоной нечувствительности исполни-
тельного механизма (обычно в комплекте с управляющим устрой-
ством) принято понимать зону изменения управляющего (входного)
сигнала, в пределах которой не происходит перемещения его вы-
ходного устройства (например, зона 2 на рис. 5).
Нелинейность статических характеристик исполнительных меха-
низмов, определяемая пх зоной нечувствительности, влияет на не-
равномерность системы регулирования.
Для выявления всех динамических свойств электрического ис-
полнительного механизма мало знать только о его быстродействии,
так как величина быстродействия, позволяющая оценить общую
продолжительность переходного процесса, не определяет характера
его протекания. В этой связи рассмотрим некоторые другие показа-
тели динамических свойств электрических исполнительных меха-
низмов.
В настоящее время получили широкое распространение регу-
лирующие устройства, принцип действия которых обусловливает им-
пульсный режим работы связанных с ними электрических исполни-
тельных механизмов. При работе в таком режиме средняя скорость
перемещения выходного устройства исполнительных механизмов,
конструктивно являющихся механизмами постоянной скорости, мо-
2-1258	*7
Миная бяшятеЦ
I *м. Горького |
жет значительно отличаться от номинального установившегося зна-
чения. Средняя скорость перемещения исполнительных .механизмов,
работающих в импульсном режиме, может быть определена как
частное от деления фактической величины перемещения их выход-
ных органов на интервал времени, определенный частотой следо-
вания импульсов сигнала управления и теоретически в зависимости
от длительности импульса может изменяться от .нуля до бесконеч-
ности.
Движение выходного устройства исполнительного механизма
можно рассматривать как установившееся только при воздействии
сигнала большой длительности. При воздействии импульса малой
длительности скоростная характеристика исполнительного механиз-
ма наряду с обычными статическими отклонениями приобретает
еще большие искажения динамического характера. В этом случае
наряду с факторами, проявляющимися при длительном воздействии
сигнала и влияющими на статические характеристики механизма,
в большой степени сказывается то, что все элементы исполнитель-
ного механизма и его управляющее устройство (магнитный пуска-
тель, магнитный усилитель и т. п.) работают в неустановившихся
режимах в течение всего времени регулирования или в течение
большей доли этого времени. Следовательно, именно при работе
исполнительных механизмов в импульсном режиме в полной мере
проявляются их динамические свойства.
Наглядным способом отображения динамических свойств испол-
нительного механизма (вместе с управляющим устройством) может
служить величина средней эквивалентной скорости 5Экв, определяе-
мая как отношение величины перемещения Др выходного устройства
механизма к длительности Д/ импульса, вызвавшего это перемеще-
ние [Л. 8]:
с
О'ЭКгв - д/ •
Величина средней эквивалентной скорости исполнительного ме-
ханизма, работающего в импульсном режиме, в значительной сте-
пени зависит от времени разгона исполнительного двигателя и его
выбега после отключения.
Так, для исполнительного механизма постоянной скорости, управ-
ляемого с помощью магнитного усилителя и снабженного электро-
магнитным тормозом, момент появления управляющего сигнала на
входе магнитного усилителя является началом движения выходного
устройства лишь теоретически. Фактически же в зависимости от
инерционных свойств усилителя сигнал на его выходе появляется
с некоторым запаздыванием, а затем происходит постепенное его
нарастание до полного значения. Нарастающий сигнал через неко-
торое время вызывает срабатывание электромагнитного тормоза
в механизме (т. е. притягивание его якоря и растормаживание дви-
гателя) и по мере увеличения крутящего момента на валу двига-
теля трогание механизма, который, разгоняясь, через некоторый nej
риод времени достигает номинальной скорости, соответствующей
данному режиму работы. Таким образом, при появлении сигнала
управления всегда имеет место запаздывание (отставание) пере-
мещения выходного органа исполнительного механизма. Величина
этого отставания определяет разгон исполнительного механизма.
18
Рис. 6. Зависимость средней
эквивалентной скорости переме-
щения выходного органа испол-
нительного механизма 5ЭКВ от
длительности управляющего
импульса Д/.
При исчезновении сигнала управления на входе усилителя мощ-
ности спад сигнала на его выходе происходит с некоторым запазды-
ванием, в течение которого выходной орган механизма еще продол-
жает перемещаться под действием уменьшающегося крутящего мо-
мента двигателя. При уменьшении сигнала на выходе усилителя
до какого-то уровня отпускание тормоза (соответствующее тормо-
жению двигателя) начинается
также с некоторым запаздыва-
нием, связанным с его механиче-
ской и электромагнитной инерци-
онностью. В этот период выход-
ной орган механизма еще продол-
жает перемещаться под влиянием
некоторого момента на валу дви-
гателя, инерционности подвижных
масс, а также за счет действия
момента нагрузки (если направле-
ние вращения выходного вала со-
впадало с направлением момента,
создаваемого нагрузкой). Следо-
вательно, при исчезновении сиг-
нала управления происходит за-
паздывание в остановке выходно-
го органа механизма. Величина
этого дополнительного перемеще-
ния характеризует выбег исполни-
тельного механизма.
Оба фактора — разгон и вы-
бег— являются естественными эта-
пами любого движения. И при не-
которых значениях длительности
управляющих импульсов все дви-
жение может состоять только из
разгона и выбега без установившегося периода движения.
Характер изменения величины средней эквивалентной скорости
5экв выходного вала исполнительного механизма от длительности
At управляющих импульсов наглядно виден из зависимостей $Экв =
_ Др*
“Ajr=/(A/), построенных (рис. 6) для двух предельных
режимов
работы исполнительного механизма типа МЭК-25Б-120 *, наиболее
полно отражающих влияние разгона и выбега механизма на вели-
чину средней скорости [Л. 8].
Значения 5Экв выражены в относительных единицах; за еди-
ницу перемещения Дц принят поворот выходного вала на угол 90°,
а за единицу длительности Д/ импульса — номинальное время по-
ворота выходного вала па угол 90°. По оси абсцисс длительность
управляющих импульсов Д/ откладывается в секундах. Кривая 1
соответствует условиям получения наибольшего времени разгона
и наименьшей величины выбега (механизм нагружен встречным мо-
* Исполнительные механизмы типа МЭК-25Б-120 п настоящее
время промышленностью не выпускаются, однако рассматриваемые
зависимости являются типичными для общепромышленных испол-
нительных механизмов постоянной скорости с бесконтактным управ-
лением.
2*	19
Ментом и работает при минимально допустимом инпряжопип
питания). Кривая 2 построена для условий получения наименьшего
разгона и наибольшего выбега (направление вращения выходного
вала совпадает с направлением момента, создаваемого нагрузкой
напряжение питания и управляющего сигнала максимальны). Пря-
мая 5—характеристика «идеального» исполнительного механизма,
средняя скорость которого не зависит от длительности управляющих
импульсов и равна номинальной скорости.
Эти характеристики показывают, что при относительно большой
длительности управляющего импульса (0,4—0,5 сек) средняя ско-
рость 5Экв выходного вала механизма мало зависит от длитель-
ности импульсов, а следовательно, влияние разгона и выбега здесь
мало. Очень короткие импульсы с длительностью до 0,1 сек вооб-
ще не отрабатываются исполнительным механизмом. При относи-
тельно коротких управляющих импуль-
сах (в пределах 0,1—0,4 сек) инерцион-
ность исполнитечьного механизма прояв-
ляется наиболее заменю.
Механизм, нагруженный встречным
моментом (кривая /), за время дейст-
вия короткого импульса не успевает раз-
вить номинальную скорость. При умень-
шении величины питающего напряжения
влияние подобного эффекта усиливается.
Если механизм нагружен сопутст-
вующим моментом (кривая 2), то вре-
мя разгона сокращается, так как прило-
женный момент действует в .направле-
нии его вращения, способствуя наращи-
ванию скорости. Это же происходит при
увеличении напряжения питания. В ре-
зультате средняя скорость механизма
превышает его номинальную установив-
шуюся скорость.
Резкое возрастание 5ЭКв в началь-
ной части кривой 2 объясняется значи-
тельным увеличением влияния выбега
Рис. 7. Зависимость ве-
личины перемещения вы-
ходного органа исполни-
тельного механизма Др-
от длительности управ-
ляющего импульса Д/.
механизма при коротких управляющих
импульсах.
Расхождение кривых 1 и 2 принципиально может быть умень-
шено путем изменения соотношения абсолютных величин разгона
и выбега. При увеличении разгона во всех режимах работы кри-
вая 2 приблизится по форме к кривой 1, а при увеличении выбега
кривая 1 может иметь характер кривой 2. При равенстве величин
разгона и выбега кривые 1 и 2 могут оказаться параллельными
прямой 3, представляющей собой характеристику «идеального» ме-
ханизма.
Для количественной оценки динамических свойств исполнитель-
ных механизмов иногда удобнее использовать зависимость переме-
щения Др, выходного органа за время действия управляющего им-
пульса от длительности этого импульса, т. е. зависимость вида
Дц=/(ДО [Л. 8, 24].
Зависимости Др=/(Д^), построенные для двух предельных ре-
жимов работы исполнительного механизма типа МЭК-25Б-120 (ана-
логичных условиям построения кривых $экв=/(Д0> показанных на
рис. 6), приведены па рис. 7.
20
В связи с большой важностью для оценки Тёхннческйх rtapa-
метров исполнительных механизмов их динамических свойств, вы-
раженных в виде импульсных характеристик, разработаны методы
аналитического определения этих качеств механизмов. Аналитиче-
ские методы основываются на решении уравнения динамики дви-
жения механизма, выраженного в форме моментов, с учетом дина-
мических и статических свойств усилителя, двигателя и тормоза,
инерции подвижных масс механизма, потерь в нем, а также вели-
чины и направления приложенной нагрузки. Так, для механизма
с электромагнитным тормозом и одной обмоткой управления урав-
нение
Т j — Mv.r. — U [77—— е Г yj = О
позволяет определить момент t фактического начала движения.
Однако тормоз еще полностью не 'растормозил механизм. Сущест-
вуют методы точной оценки работы механизма в этот период дви-
жения. Но не будет большой ошибки, если пренебречь движением
механизма в этот период и считать началом движения момент
А^среза полного растормаживания, приняв его равным А/Среэа = 2/ь
Величина А/Среза характеризует способность механизма отраба-
тывать короткие управляющие импульсы. Она не должна превы-
шать некоторого значения, вытекающего из требований, предъявляе-
мых к системе регулирования.
Дальнейшее движение механизма до момента прекращения дей-
ствия сигнала управления определяется уравнением
/	т7 \	d2y
kh2U («со2 -J- bin + с) у 1 — е )— Мн.п — /	— О,
d
решение которого относительно to= а затем и ср позволяет опре-
делить путь, пройденный механизмом за время активного дви-
жения Сракт.
Движение механизма после прекращения действия импульса
сигнала управления до начала торможения характеризуется урав-
нением
t *
Т-2	сУ2ф
kh2U («со2 + бсо + с) е — Жг, — / О»
а после начала торможения до полной остановки
Т	(	Т\\
kh2U («со2 4- Ыя + с) е	2 — Л4г.п — f Г\П — ahUe	j = 0.
Момент начала торможения определяется дополнительным ре-
шением. Последние два уравнения позволяют определить выбег ме-
ханизма фвыб. Таким образом находится 50Кв для данной величины
А/имп при принятых условиях работы исполнительного механизма
с известными или проектными параметрами его составных элемен-
тов и конструкции
т + ?«ы б
S9FB= Ду
Ш имп
21
Ё приведенных уравнениях: Л1ц.п— приведенный момент нагруз-
ки исполнительного механизма, // — приведенное к тормозному
шкиву усилие тормозной пружины, f и г—коэффициент трения
на тормозном шкиве и его радиус, J—'Приведенный момент инерции
движущихся масс, со и ф — угловая скорость и перемещение вала
Рис. 8. Переходные процессы объекта о и переме-
щение выходного устройства исполнительного ме-
ханизма н при единичном скачкообразном возму-
щении И При 5мин = 0,85р&сч, 5мак с = 1,2*Spac4'
двигателя, h — коэффициент, учитывающий отклонение напряжения
питания U от номинального значения, k и а — коэффициенты про-
порциональности, Р — показатель степени зависимости усилия элек-
тромагнита от U, Т и Ti — постоянные времени усилителя на подъ-
еме и спаде напряжения, а, b и с — коэффициенты аппроксимации
механической характеристики двигателя.
Зависимости 50кв=/(Д/), построенные для двух предельных
22
режимов работы исполнительного механизма (кривые 1 и 2, рис. 6),
характеризуют границы возможных отклонений средней эквивалент-
ной скорости реального исполнительного механизма от его номи-
нальной скорости.
Исследования переходных процессов в системах регулирования
показали, что могут быть установлены определенные допуски таких
отклонений, изменяющих динамику переходных процессов регулиро-
вания в допустимых пределах. Критерием оценки влияния измене-
ний средней эквивалентной скорости исполнительных механизмов на
Рис. 9. Переходные процессы объекта о и пере-
мещение выходного устройства исполнительного
механизма ц при единичном скачкообразном воз-
мущении И при ‘S'mhh — 0,5<Spaсч, Змакс = 1,55расч«
23
качество работы системы регулирования может служить расчетная
скорость исполнительного механизма:
~	Змакс + 5 мин
<Ьрасч =	2	»
где Змакс и 5мин — наибольшая и наименьшая средние эквивалент-
ные скорости перемещения выходного органа исполнительного ме-
ханизма.
Установлено, что для широкого круга промышленных систем
регулирования в пределах 5Макс = 1,5 SpaC4 и $мин = 0,5 Зрасч обес-
печивается достаточно высокое качество регулирования.
Иллюстрацией последнего являются расчетные кривые переход-
ных процессов регулируемого объекта и движения выходного орга-
хна исполнительного механизма (рис. 8 и 9), построенные теоретиче-
ски для систем регулирования двух объектов, динамические харак-
теристики которых соответствуют характеристике инерционного
звена первого порядка с постоянной времени Т и запаздыванием т.
На рис. 8 представлены кривые: 1 — при работе регулятора
с «идеальным» исполнительным механизмом; 2 — при работе регу-
лятора с реальным исполнительным механизмом, когда первона-
чальное перемещение его выходного устройства происходит со ско-
ростью 5МИн = 0,85Расч, а после реверсирования — со скоростью
5Макс = 1,2 5раСч; 3— при работе регулятора с реальным исполни-
тельным механизмом, когда первоначальное перемещение его вы-
ходного устройства происходит СО скоростью Змакс — 1,2 5Расч,
а после реверсирования — со скоростью 5Мин = 0,85расч.
На рис. 9 представлены аналогичные кривые при соответствую-
щих значениях S мин—0,5*5 расч И *$макс—1,5 *5Расч-
Как видно, даже для наихудших из принятых случаев пере-
ходные процессы с учетом изменения скорости мало отличаются
от «идеального» процесса.
4.	НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
МЕХАНИЗМОВ
Вопросам надежности при проектировании и эксплуатации обо-
рудования в последние годы уделяется все большее и большее вни-
мание. Среди прочих характеристик электрических исполнительных
механизмов их надежность занимает особое положение. Надеж-
ность (безотказность) является свойством, характеризующим спо-
собность механизма непрерывно сохранять работоспособность
в определенных режимах и условиях эксплуатации.
Количественно надежность оценивается вероятностью безотказ-
ной работы, т. е. вероятностью того, что в пределах заданной про-
должительности работы исполнительного механизма отказ нс воз-
никает.
Продолжительность работы определяется обычно полным тех-
ническим ресурсом или. межрегламентным периодом работы с со-
хранением основных параметров в пределах, принятых за допусти-
мые. Полный технический ресурс электрических исполнительных ме-
ханизмов различных типов составляет от 3 до 10 лет.
Отказом называется полная или частичная утрата механизмом
работоспособности. Отказы могут быть как внезапные, так и по-
степенные. Первые возникают в результате скачкообразного откло-
нения от допустимых пределов одного или нескольких основных
параметров и обычно влекут за собой полную потерю работоспл-
24
Собпости механизма. Второй вид отказов возникает в результате по-
степенного выхода за пределы нормы одного или нескольких основ-
ных параметров.
Электрические исполнительные механизмы можно рассматри-
вать как электромеханическое изделие, восстанавливаемое в процес-
се эксплуатации. Практика эксплуатации и испытания показали, что
основным фактором, вызывающим появление отказов в исполнитель-
ных механизмах, является не длительность непрерывной работы или
общая длительность работы, а число пусков и остановок или изме-
нений величины и знака управляющего сигнала.
Обобщение опыта практической эксплуатации показало [Л. 3],
что основными видами отказов электрических исполнительных меха-
низмов являются внезапные отказы, при этом интенсивность их
распределения носит экспоненциальный характер. При экспоненци-
альном законе распределения отказов вероятность безотказной ра-
боты P(t) определяется по формуле
P(i) =
где X — интенсивность внезапных отказов, равная 1/ГСр, Тср —
среднее время безотказной работы, определяемое при практической
эксплуатации механизмов по формуле
Здесь m — число контролируемых образцов; — наработка f-го ме-
ханизма в часах в течение контролируемого времени; — число
отказов f-го образца, происшедших за контролируемое время.
Таким образом, показатели надежности исполнительных меха-
низмов в целом и отдельных его элементов могут быть оценены
в результате математической обработки статистических данных об
их отказах в различных условиях работы. Эти сведения обычно по-
лучают в результате лабораторных испытаний или промышленной
эксплуатации, дающей наиболее достоверные данные о надежности
механизмов.
Обработка статистических данных об отказах, производимая
известными методами с принятием доверительных границ, не только
устанавливает соответствующие параметры надежности для данно-
го типа исполнительного механизма при определенных условиях
его производства и эксплуатации, но и является источником на-
правленного совершенствования конструкции и технологии изготов-
ления новых типов.
Исследования по определению количественных показателей на-
дежности, проведенные на Севанском заводе исполнительных меха-
низмов [Л. 3] и в СКВ промышленных систем автоматики (СКВ
ПСА), показали, что для исполнительных механизмов с релейно-
контактным управлением среднее время безотказной работы ТСр
составляет примерно 3 000 ч с вероятностью 0,95, для бесконтакт-
ных исполнительных механизмов fCp — около 25 000 ч с вероятно-
стью 0,9.
Дополнительными параметрами, характеризующими эксплуата-
ционную надежность исполнительного механизма, являются сред-
25
йео время восстановления и коэффициенты готовности и стоимости
эксплуатации.
Среднее время восстановления принято определять как
п
где У — суммарное время восстановления исполнительного меха-
i= 1
низма, п—число восстановлений.
Практика эксплуатации электрических исполнительных меха-
низмов на различных предприятиях страны в различных отраслях
промышленности показала, что среднее время восстановления имеет
наибольшую величину в начальный период эксплуатации, затем
постепенно уменьшается до некоторого постоянного значения, уста-
навливающегося уже к концу первого года эксплуатации.
Коэффициент готовности определяется отношением среднего вре-
мени безотказной работы к сумме этого времени и времени восста-
новления за тот же период эксплуатации:
к
Аг^ Гер + 7Y
Установлено, что этот коэффициент исполнительного механиз-
ма в начале эксплуатации имеет довольно низкую величину — около
0,90—0,94, но еще до конца первого года эксплуатации достигает
0,99, а затем может еще несколько повыситься.
Коэффициент стоимости эксплуатации определяется как
где С\ — средняя стоимость эксплуатации в течение определенного
периода; Со — средняя стоимость нового изделия.
Этот коэффициент, достигая 10% в начальный период эксплуа-
тации, носит быстро убывающий характер.
Относительно малая величина коэффициента готовности и боль-
шое значение коэффициента стоимости эксплуатации объясняется
тем, что первые полгода эксплуатации электрических исполнитель-
ных механизмов обычно являются периодом их приработки. Отно-
сительно большая длительность периода приработки объясняется
в основном периодичностью их работы, которая равна 1,5—2 ч
в сутки, что составляет 250—300 ч непрерывной работы за полгода.
В связи с этим становится целесообразным введение приработки
на заводах-изготовителях, которая может быть произведена уско-
ренными методами за короткое время и значительно повысит об-
щую надежность механизмов в эксплуатации.
Применение исполнительного механизма в каждом конкретном
случае имеет свои особенности как по условиям работы, так и по
полноте использования отдельных элементов его конструкции.
Вполне очевидно, что вероятность безотказной работы исполнитель-
ного механизма зависит от количества отдельных самостоятельных
элементов, входящих в его конструкцию, и от интенсивности от-
казов этих элементов.
26
Значительный практический интерес представляют данные
о коэффициентах отказов элементов исполнительных механизмов.
Под коэффициентом отказов |Ло| здесь понимается отношение чи-
сла отказов исполнительных механизмов из-за элементов данного
типа к общему числу отказов исполнительных механизмов, взятых
за определенное время. В табл. 1 приведены значения Ло для ос-
Таблица 1
Наименование узлов	Коэффициенты отказов эпементов | Ко | испол- нительных механизмов	
	контактных	бесконтакт- ных
Электродвигатель 		0,27	0,25
Микровыключатель		0,15	—
Электромагнитный тормоз 		0,06	0,30
Датчики положения		0,24	0,05
Элементы редуктора 	 Соединительные детали (крепеж, шпонки, шриф-	0,14	0,08
ты и т. п.)		0,05	0,15
Прочие		0,09	0,17
новных узлов контактных [Л. 3] и бесконтактных исполнительных
механизмов.
Расчленение исполнительных механизмов на отдельные узлы по-
зволяет дать сравнительную оценку количественных показателей
их надежности в зависимости от используемых конструктивных эле-
ментов.
Таблица^
Гид механизма		X, 10-е/#	t =2 000 ч
Р	Э Др ЭТ МВ МВ	75	0,860
Р	Э Ди ЭТ МВ' МВ	67	0,875
Р	Э Др	МВ МВ	63	0,882
Р	Эу Др ЭТ МВ МВ	62	0,883
Р	Э Др	МВ МВ	55	0,896
Р	Эу Ди ЭТ МВ МВ	54	0,898
Р	Эу Др	МВ МВ	50	0,905
Р	Эу Ди	МВ МВ	41,5	0,920
Р	Эу Др ЭТ	50	0,905
Р	Эу Ди Э1	42	0,920
Р	Э*у Др	38	0,927
Р	Эу Ди	30	0,942
Р	Эу	25,5	0,950
Р	Эу Ди	18	0,965*
Р	Эу	10	0,980**
* Исполнительные механизмы высокой надежности малых и средних типов.
•• Исполнительные механизмы особо высокой надежности для мапых типов.
27
В табл. 2 приведены полученные аналитическим путем без уче-
та управляющих устройств (контакторов, магнитных усилителей
и т. п.) значения интенсивности отказов X и вероятности безотказ-
ной работы P(t) для различных электрических исполнительных ме-
ханизмов после периода их приработки в зависимости от сочетания
используемых в данной конструкции отдельных функциональных
элементов. В таблице приняты следующие обозначения:
Р — редуктор;
Э — электродвигатель без работы на упор;
Эу—электродвигатель с работой на упор;
МВ — контактный мпкровыключатель с сопутствующими элемен-
тами;
Др—датчик обратной связи реостатный;
Ди — датчик обратной связи индукционный;
ЭТ — электромагнитный фрикционный тормоз.
Из данных табл. 2 видно, что наряду с уменьшением числа
элементов механизма, непосредственно участвующих в формирова-
нии им регулирующего воздействия, достигается значительное по-
вышение надежности их качественным изменением: применением
неэлектрического механически надежного тормозного устройства,
исключением контактных электрических конечных выключателей,
применением бесконтактного датчика обратной связи, применением
двигателей, допускающих работу в режиме короткого замыкания.
За исключением первого, все перечисленные мероприятия могут
быть объединены в понятие бесконтактности собственно исполни-
тельного механизма.
Однако электрический исполнительный механизм с точки зре-
ния надежности не может рассматриваться без учета устройства
управления. В настоящее время в качестве устройств управления
исполнительным механизмом в релейно-контактных схемах управ-
ления обычно применяются контакторы или магнитные пускатели,
а в бесконтактных — магнитные усилители. Контактное пусковое
устройство общепромышленного применения является элементом,
вносящим существенную ненадежность в схему автоматического ре-
гулирования и управления. Величина интенсивности отказов у обыч-
ных контакторов в 2 раза и более превышает величину интенсив-
ности отказов бесконтактных усилителей.
Таким образом, сочетание бесконтактного управляющего устрой-
ства с бесконтактным исполнительным "механизмом при возможном
сокращении числа его элементов, участвующих в формировании
регулирующего воздействия, дает значительное повышение надеж-
ности систем регулирования. Поэтому в основу современных отече-
ственных систем авторегулирования и управления положены бескон-
тактные исполнительные устройства.
5.	КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
МЕХАНИЗМОВ
Все электрические исполнительные механизмы, нашедшие ши-
рокое применение в самых различных отраслях современной техни-
ки автоматизации производственных процессов, можно разделить
(рис. 10) на две основные группы: 1) электромагнитные и 2) элек-
тродвигательные.
К первой группе относятся прежде всего соленоидные электро-
приводы, предназначенные для управления различного рода регули-
28
рующими и запорными клапанами, вентилями, золотниками и т. п.
Сюда же можно отнести исполнительные механизмы с различными
видами электромагнитных муфт. Характерная особенность элек-’
трических исполнительных механизмов этой группы состоит в том,'
что необходимое для перестановки рабочего органа усилие создает-
ся за счет электромагнита, являющегося неотъемлемой частью ис-
Рис. 10. Классификация электрических исполнительных механизмов.
полнительного механизма. Для целей регулирования соленоидные
механизмы обычно применяются только в системах двухпозиционно-
го регулирования. В последние годы в системах автоматического
управления в качестве исполнительных элементов все чаще находят
применение электромагнитные муфты, которые подразделяются на
муфты трения и муфты скольжения. Однако широкого практическо-
го применения в устройствах автоматики исполнительные механиз-
мы, основанные на использовании электромагнитных муфт, пока не
получили в связи с весьма ограниченным выбором промышленно
разработанных конструкций таких муфт и определенными трудно-
стями расчетов САР, имеющих исполнительные устройства с элек-
тромагнитными муфтами, из-за нелинейности их характеристик.
Сведения об использовании и расчетах электромагнитных муфт
в электрических исполнительных механизмах могут быть найдены
в [Л. 7, 12].
Ко второй, наиболее распространенной в настоящее'время груп-
пе относятся электрические исполнительные механизмы с электро-
29
двигателями, типы, основные параметры, технические характери-
стики и методы испытаний которых определены ГОСТ 7192-62.
Электродвигательные исполнительные механизмы обычно состо-
ят из двигателя, редуктора и тормоза (последнего иногда может
и не быть). Сигнал управления поступает одновременно к двигателю
и тормозу, механизм растормаживается и двигатель приводит
в движение выходной орган. При исчезновении сигнала двигатель
выключается, а тормоз останавливает механизм. Простота схемы,
малое число элементов, участвующих в формировании регулирую-
щего воздействия, и высокие эксплуатационные свойства сделали
исполнительные механизмы с управляемыми двигателями основой
для создания исполнительных устройств современных промышленных
систем автоматического регулирования.
Существуют, хотя и не получили широкого распространения,
исполнительные механизмы с неуправляемыми двигателями, кото-
рые содержат управляемую электрическим сигналом механическую,
электрическую либо гидравлическую муфту. Характерной их осо-
бенностью является то, что двигатель в них работает непрерывно
все время работы системы регулирования, а сигнал управления от
регулирующего прибора передается рабочему органу через управ-
ляемую муфту
Исполнительные механизмы с управляемыми двигателями
в свою очередь можно разделить по способу построения системы
управления на механизмы с контактным и бесконтактным управле-
нием.
Электрические исполнительные механизмы с контактным управ-
лением до сего времени находят широкое применение в промышлен-
ных системах автоматического регулирования и дистанционного
управления. Включение, отключение и реверсирование электродвига-
телей таких исполнительных механизмов производится с помощью
различной релейной или контактной аппаратуры. Это определяет
основную отличительную особенность исполнительных механизмов
с контактным управлением: у таких механизмов скорость выходно-
го органа не зависит от величины управляющего сигнала, подавае-
мого на вход исполнительного устройства, а направление переме-
щения определяется знаком (или фазой) этого сигнала. Поэтому
исполнительные механизмы с контактным управлением относят
обычно к исполнительным устройствам с постоянной скоростью пе-
ремещения рабочего органа.
Отметим, что для получения средней переменной скорости пере-
мещения выходного органа исполнительного механизма при контакт-
ном управлении широко используется импульсный режим работы
его электродвигателя.
В большинстве исполнительных механизмов, предназначенных
для работы в схемах с контактным управлением, используются
реверсивные электродвигатели. Применение электродвигателей вра-
щающихся только в оцну сторону, весьма ограничено, но все же
имеет место.
В последние годы все более и более широкое распространение
получают бесконтактные электрические исполнительные механизмы,
отличающиеся повышенной надежностью и позволяющие относи-
тельно просто получать как постоянную, так и переменную скорость
перемещения выходного органа. Для бесконтактного управления
исполнительными механизмами используются электронные, магнит-
ные или полупроводниковые усилители, а также их сочетание. При
30
работе управляющих (их часто Называют еЩе окбнечПьшн) уси-
лителей в релейном режиме скорость перемещения выходного органа
исполнительных механизмов постоянна.
Нереверсивные электродвигатели в бесконтактных исполнитель-
ных механизмах применения не получили.
Как электрические исполнительные механизмы с контактным
управлением, так и бесконтактные можно подразделять также по
следующим признакам.
А.	По назначению: с вращательным движением выходного
вала — однооборотпые; с вращательным движением выходного
вала — многооборотпые; с поступательным движением выходного
вала — прямоходные.
Б. По характеру действия: позиционного действия; пропор-
ционального действия.
В.	По исполнению: в нормальном исполнении; в специальном
исполнении (пылеводозащищенном, взрывозащищенном, тропиче-
ском, морском и т. п.).
Выходной вал однооборотных исполнительных механизмов мо-
жет вращаться в пределах одного полного оборота. Такие меха-
низмы характеризуются величиной крутящего момента на выходном
валу и временем его полного оборота.
В отличие от однооборотных многооборотные механизмы, вы-
ходной вал которых может осуществлять перемещение в пределах
нескольких, иногда значительного количества, оборотов, характери-
зуются также полным числом оборотов выходного вала.
Прямоходные механизмы имеют поступательное движение вы-
ходного штока и оцениваются усилием на штоке, величиной полного
хода штока и временем его перемещения на участке полного хода.
В последнее время наблюдается тенденция к оценке исполни-
тельных механизмов не по времени одного оборота или полного
хода, а по скорости движения выходного органа в оборотах в ми-
нуту для однооборогных и многооборотных и в миллиметрах в се-
кунду для прямоходных механизмов.
Конструкция исполнительных механизмов позиционного дейст-
вия такова, что с их помощью рабочие органы можно устанавли-
вать только в определенные фиксированные положения. Чаще всего
таких положений бывает два: «открыто» и «закрыто». В общем
случае возможно существование и многопозиционных механизмов.
Исполнительные механизмы позиционного действия обычно не имеют
устройств для получения сигнала обратной связи по положению
выходного органа.
Исполнительные механизмы пропорционального действия кон-
структивно таковы, что обеспечивают в заданных пределах уста-
новку рабочего органа в любое промежуточное положение в зави-
симости от величины и длительности управляющего сигнала. По-
добные исполнительные механизмы могут использоваться как в по-
зиционных, так и в П-, ПИ и ПИД-системах автоматического регу-
лирования.
Существование электрических исполнительных механизмов как
нормального, так и специальных исполнений в значительной мере
расширяет возможные области их практического применения.
Глава вторая
. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
С КОНТАКТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
б.	ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
В системах автоматического регулирования и управления по-
зиционного действия довольно широкое распространение в качестве
исполнительного механизма получили электромагнитные приводы,
преобразующие энергию электрического тока в поступательное дви-
жение рабочего органа. Такие приводы, представляющие собой пря-
моходовой электромагнит с втягивающимся якорем, называют еще
соленоидными.
Характерной особенностью соленоидных исполнительных
устройств является их способность работать в системах позицион-
ного («открыто», «закрыто») регулирования или управления. Это
объясняется тем, что регулирующий орган (вентиль, клапан и т. п.)
может находиться только в двух конечных положениях, соответст-
вующих двум возможным положениям сердечника электромагнита.
Например: первое — ток включен, сердечник притянут и клапан
открыт, второе — ток выключен, сердечник отпущен (не притянут)
и клапан закрыт.
Принципиально возможно создание многопозиционного (на три
положения и более) соленоидного исполнительного механизма. Од-
нако решение этой задачи сопряжено со значительными конструк-
тивными трудностями, поэтому широкого распространения много-
позиционные соленоидные приводы не получили.
Электромагнитные исполнительные механизмы по сравнению
с электродвигательными отличаются простотой конструкции и схем
управления, 'меньшими весом и размерами и значительно меньшей
стоимостью. Благодаря отсутствию редуктора они более надежны
в эксплуатации.
Тем не менее область применения электромагнитных исполни-
тельных механизмов невелика. Она ограничивается не только двух-
позиционным характером их действия, но также и размерами и
весом регулирующих органов, ибо для создания необходимого уси-
лия для перемещения большого и тяжелого рабочего органа прихо-
дится значительно увеличивать рабочий ток катушек соленоида.
В результате такие устройства становятся громоздкими и невыгод-
ными.
Известно, что тяговое усилие электромагнита пропорциональна
квадрату намагничивающей силы, а следовательно, и квадрату,
тока, протекающего по его обмотке. Поэтому электромагнитный^
привод может работать при питании его обмоток как постоянным,;
так и переменным током. Однако электромагниты переменного тока:
32
в общем случйё иМеЮТ значительно худшие параметры, чем электро-
магниты постоянного тока, поскольку при одинаковых размерах
развивают меньшее тяговое усилие, обладают меньшей чувствитель-
ностью и значительно худшей стабильностью параметров, а также
конструктивно сложнее и дороже из-за необходимости иметь ших-
тованный магнитопровод.
Однако для возможности использования в системах автома-
тического управления и регулирования производственными процес-
сами 1пзремеп1ного тока, (применяе-
мого на промышленных предприя-
тиях значительно шире, чем по-
стоянный, электромагнитные ис-
полнительные устройства изготав-
ливаются для работы как на по-
стоянном, так и на переменном то-
ке. При этом на переменном токе
широко используются соленоидные
приводы постоянного тока со
встроенными в цепи питания вы-
прямителями.
В настоящее время наибольшее
распространение получили электро-
магнитные приводы серии ЭВ
с поступательным характером дви-
жения (табл. 3), предназначенные
клапанами, вентилями, задвижками
для управления различными
или золотниками. Клапаны и
вентили, совмещенные с электромагнитными приводами и представ-
ляющие с ними единую конструкцию, называют электромагнитными
или соленоидными.
Серьезным недостатком электромагнитных клапанов и вентилей
является возможность возникновения гидравлических ударов в тру-
бопроводах с жидкостями при практически мгновенных переключе-
ниях. Кроме того, некоторые типы электромагнитных клапанов и
вентилей не имеют устройств для ручного управления, необходимых
при отсутствии электроэнергии или повреждениях соленоида.
Электромагнитные приводы серии ЭВ по принципу действия
можно разделить на две группы:
1. Электромагнитные приводы ЭВ-1 и ЭВ-2 рассчитаны на дли-
тельное обтекание их катушек током. При подаче напряжения на
катушку электромагнита его якорь втягивается, открывая вентиль;
при снятии напряжения питания с катушки якорь опускается, за-
крывая вентиль. К недостаткам электромагнитных приводов этой
группы следует отнести постоянное потребление электрической энер-
гии при открытом положении рабочего органа и возможность про-
извольного переключения рабочего органа при исчезновении на-
пряжения.
Электромагнитные приводы типов ЭВ-1 и ЭВ-2 в зависимости
от исполнения могут работать от сети постоянного тока напряже-
нием 110 и 220 в и от сети переменного тока напряжением 127,
220 и 380 в.
2. Электромагнитные приводы типа ЭВ-3 рассчитаны на кратко-
временный режим работы. Они состоят из двух электромагнитов,
заключенных в один чугунный литой корпус: главный (тяговый)
электромагнит служит для открывания рабочего органа, а электро-
магнит защелки, являясь приводом механической защелки, удержи-
3—1258	33
вающей рабочий орган в открытом положении, обеспечивает его
закрывание. Катушки обоих электромагнитов находятся под током
только в момент переключения рабочего органа. При подаче пита-
ния на катушку главного электромагнита его якорь втягивается,
рабочий орган открывается и удерживается в открытом положении
защелкой, что дает возможность по достижении рабочим органом
положения полного открытия разрывать цепь питания катушки
главного электромагнита с помощью конечного выключателя. Для
закрывания рабочего органа следует подать питание па катушку
электромагнита защелки, который сработав, уберет защелку и осво-
бодит рабочий орган; последний под действием собственного веса
подвижной системы или возвратной пружины закроется и с по-
мощью конечных выключателей отключит электромагнит защелки.
Катушка главного электромагнита и электромагнита защелки
привода ЭВ-3 состоят из двух секций, рассчитанных на питание от
сети постоянного тока напряжением НО в .Поэтому при параллель-
ном соединении секций электромагнитный привод может работать
от сети напряжением НО в, а при последовательном соединении —
ог сети напряжением 220 в. При необходимости работать от сети
переменного тока в цепи питания привода включаются селеновые
выпрямители. Потребляемая от сети мощность главным электромаг-
нитом составляет не более 600 вт, а электромагнитом защелки —
не более 300 вт.
На рис. 11 показан бессальниковый вентиль серии СВА и СВФ
с электромагнитным приводом без защелки, предназначенный для
работы в системах автоматического и дистанционного управления
на трубопроводах с аммиаком (серии СВА) и фреоном (серия СВФ)
диаметром условного прохода 10 и 15 мм при рабочем давлении до
13 кгс/см2. При отсутствии напряжения на катушке электромагни-
та 1 разгрузочный золотник 2 перекрывает отверстие разгрузочного
седла 3, а основной золотник 4 закрывает главный проход вентиля.
Избыточное давление, действующее на золотники, прижимает их
к седлам 3 и 5 и обеспечивает герметичность затвора.
После подачи питания на катушку электромагнита сердечник
6 втягивается внутрь электромагнита и поднимает 'Связанный с ним
разгрузочный золотник 2. При этом отверстие в разгрузочном сед-
ле 3 открывается и давление в подзолотниковой зоне примерно
уравнивается с давлением в надзолотниковой зоне. Часть площади
основного золотника 4, соответствующая диаметру прохода, разгру-
жается от одностороннего давления, которое прижимало до сих пор
основной золотник 4 к седлу 5, а часть площади золотника, соот-
ветствующая разности диаметров поршневой части золотника и
прохода, будет в связи с этим испытывать давление, направленное
в сторону электромагнита. Это вызовет отрыв основного золотни-
ка 4 от седла 5 и открытие главного прохода вентиля для рабочей
среды. При снятии питания с катушек электромагнита оба золот-
ника, опустившись, перекроют проход.
Применение в конструкции вентиля разгрузочного золотника
позволяет значительно уменьшить необходимую мощность тягового
электромагнита.
В случае отсутствия электроэнергии или выхода из строя ка- ,
тушки электромагнита вентиль можно открыть или закрыть вруч-
ную с помощью аварийного винта 7, нормально закрытого колпач-
ком 5, в торце которого имеется специальное квадратное гнездо для >
вращения аварийного винта.
34	1
Фланцевый сальниковый вентиль серии СВВ, применяемый на
трубопроводах диаметром условного прохода от 25 до 70 мм для
воды и газообразных сред при температуре до 150° С (рис. 12),
имеет электромагнитный привод типа ЭВ-3 с электромагнитной за-
щелкой.
Рис. И. Бессальниковый вентиль серий СВА и
СВФ с электромагнитным приводом без за-
щелки.
Принцип действия этого вентиля удобно проследить по схемам,
показанным на рис. 13.
Вентиль серии СВВ состоит из следующих основных конструк-
тивных элементов (рис. 13,а): корпуса 1 с седлом, основного 2 и
разгрузочного 3 золотников, связанных со штоком вентиля, и осно-
вания 6, на котором крепится электромагнитный привод ЭВ-3.
Электромагнитный привод ЭВ-3 в свою очередь состоит из:
катушки 7 и якоря 8 главного тягового электромагнита, укреплен-
3#	35
ного на этом якоре штока 9, катушки 10, сердечника 11 и якоря 12
электромагнита защелки, системы блок-контактов 13, разрывающих
цепи шитания катушек электромагнитов в открытом и закрытом по-
ложениях вентиля, возвратной пружины вентиля 14 и, наконец,
механизма защелки, имеющего опорное кольцо 16, палец /7, пру-
жину 18, шарики 19 и возвратные пружины 20.
Рис. 12. Фланцевый сальниковый вентиль серии СВВ с электромаг-
нитным приводом и электромагнитной защелкой.
Главный электромагнит и электромагнит защелки расположены
над корпусом вентиля и защищены от непосредственного влияния
температуры среды. Рабочая среда подается на золотник. Наличие
разгрузочного золотника значительно облегчает условия работы
главного тягового электромагнита.
В случае отсутствия электроэнергии вентилем можно управлять
вручную: открывать с помощью рукоятки 5 е возвратной пружи^
ной 4, закрывать с помощью кнопки 15s
36
Рис. 13. Принцип работы вентиля с электромагнитным приводом и
электромагнитной защелкой.
а — кинематическая схема; б — положение блок-контактов при закрытом вен-
тиле; в — положение блок-контактов при открытом вентиле
Сеть
Как видно из кинематической схемы вентиля, в закрытом по-
ложении его разгрузочный золотник перекрывает малое отверстие
основного золотника, закрывающего проход вентиля. При этом
герметичность вентиля обеспечивается как за счет давления рабочей
среды на золотник сверху, так и за счет действия возвратной пру-
жины.
Для открытия вентиля необходимо нажать кнопку управления
КО. При этом (рис. 13,6) замкнется цепь питания катушки главного
тягового электромагнита и его якорь начнет перемещаться вверх.
Вместе с якорем вверх будут перемещаться золотники, открывая
проходное сечение вентиля. Одновременно с якорем вверх начнет
перемещаться шток и связанные с ним пружина, палец и шарики
механизма защелки. Под действием пружины 18 палец 17 стремится
вытолкнуть шарики 19 в стороны. Как только шарики дойдут до
уширенной части опорного кольца 16, они наполовину выйдут из
своих гнезд, тем самым зафиксировав якорь тягового электромаг-
нита, его шток и золотник вентиля в верхнем (открытом) положе-
нии. Одновременно со срабатыванием механизма защелки блок-кон-
такт IV разорвет цепь питания катушки главного электромагнита,
а блок-контакт / подготовит цепь питания катушки электромаг-
нита защелки.
Для закрытия вентиля следует нажатием кнопки управления
КЗ (рис. 13,в) замкнуть цепь питания электромагнита защелки. При
этом якорь 12 электромагнита защелки притянется к сердечнику 11,
нажмет на выступающий конец пальца 17, заставляя его переместить-
ся вниз. Как только шейка пальца дойдет до уровня располо-
жения шариков, последние под действием силы тяжести закатятся
в эту шейку, освободив тем самым якорь, шток и золотники вен-
тиля. В результате вентиль закроется. Вместе с перемещением яко-
ря, штока и золотников вентиля вниз происходит переключение его
блок-контактов: контакт / разорвет цепь питания катушки электро-
магнита защелки, а контакт IV подготовит цепь питания катушки
главного электромагнита.
Необходимо отметить одну особенность в работе электромагнит-
ного привода с защелкой: для уменьшения искрения и износа блок-
контактов, включенных в цепь питания главного электромагнита,
эти блок-контакты настраиваются так, чтобы они размыкались за
3—4 мм до окончания полного хода якоря электромагнита при от-
крывании вентиля. При этом оставшиеся 3—4 мм якорь движется
вверх только по инерции. В некоторых случаях (например, при вяз-
ких рабочих средах) этой инерции оказывается недостаточно для
того, чтобы якорь прошел вверх оставшиеся 3—4 мм и стал на
защелку. Тогда под действием возвратной пружины якорь, а с ним
шток и золотники вентиля начнут опускаться вниз, блок-контакт
привода, расположенный в цепи питания катушки главного элек*
тромагнита, снова замкнется, катушка получит питание и электро-
магнит снова начнет втягивать якорь вверх. Этот процесс может
многократно повторяться до тех пор, пока нажата кнопка управле-
ния КО. При автоматическом управлении вентилем, когда вместо
кнопки используются контакты пускового устройства, замкнутые на
длительное время, подобная пульсация якоря может привести к вы-
ходу электропривода из строя.
Для устранения явления пульсации якоря в схемах автоматиче-
ского управления электромагнитными приводами с защелкой следует
предусматривать одну из следующих мер:
Й8
1) ПаралЛеЛьйо блок-коптйКтаМ в цейь питания катушки глав-
Ьного электромагнита включить шунтирующее сопротивление
^(рис. 14,а). Величина этого сопротивления должна быть подобрана
^экспериментально в процессе наладки электропривода. Ориентиро-
явочно для цепи питания катушки электромагнита постоянным то-
нком напряжением 220 в величина шунтирующего сопротивления
.должна составлять 500—1 000 ом.
?	2) При наличии свободного блок-контакта его можно включить
^.последовательно с основным блок-контактом (рис. 14,6) в цепь
 питания катушки главного электромагнита, что позволит умень-
Рис. 14. Способы устранения явления пульса-
ции якоря электромагнитного привода.
а — с помощью шунтирующего сопротивления /?;
б — последовательным включением двух блок-контак-
тов.
?шить величину свободного хода якоря по инерции, так как в цепи
•питания катушки электромагнита будет уже не два, а четыре раз-
рыва.
3) Наиболее надежный способ устранения явления пульсации
якоря электромагнитного привода с защелкой состоит во включении
в схему управления приводом замедленного реле или реле времени,
которое своими контактами увеличивало бы время питания током
катушки тягового электромагнита после переключения блок-кон-
тактов привода еще на несколько десятых долей секунды.
Примером использования вентиля с электромагнитным приво-
дом и электромагнитной защелкой в системе позиционного регули-
рования температуры может служить схема, показанная на рис. 15.
Трехпозиционное регулирующее устройство, диаграмма работы
контактов которого приведена на схеме, в зависимости от действи-
тельного значения регулируемой температуры дает команды на от-
крытие или закрытие соленоидного вентиля, установленного на тру-
бопроводе подачи теплоносителя в калорифер. При замыкании кон-
такта «меньше» (М) через селеновые выпрямители СВ и блок-кон-
такт IV включается реле времени РВ, которое, сработав, замыкаю-
щим контактом РВ подает питание от селенового выпрямителя на
катушки тягового электромагнита ЭТ вентиля. При этом якорь тя-
гового электромагнита, жестко связанный с золотниками вентиля,
переместится и вентиль откроет доступ теплоносителю в калори-
фер. Одновременно с перемещением якоря тягового электромагнита
переключатся его блок-контакты и цепь питания реле времени РВ
разорвется. Однако размыкающиеся с замедлением контакты реле
времени РВ разорвут цепь питания катушек тягового электромаг-
39
йита только через некоторое время (около 1 сек). С одной стороны
этого замедления вполне достаточно, чтобы соленоидный привод
в открытом положении вентиля стал на защелку, а с другой сторо-
ны, такое замедление, безусловно, не может привести к перегреву
катушек главного электромагнита. Как уже отмечалось, подобное
включение в схему управления соленоидным вентилем с электромаг-
нитной защелкой реле времени является надежным способом устра-
нения явления пульсации якоря.
З^иаграммо работы контактов регулирующего прибора
Пределы измерения
Зона .меньше ”	Зона „больше
Зона , чорма'
Рис. 15. Принципиальная электрическая схема позиционного
регулирования температуры с помощью вентиля с электромаг-
нитным приводом и электромагнитной защелкой.
При замыкании контакта «больше» (Б) регулирующего при-
бора через блок-контакт II от селенового выпрямителя СВ по од-
нополупериодной схеме выпрямления получают питание катушки
электромагнитной защелки 33 и вентиль закрывается, прекращая
доступ теплоносителя в калорифере.
Имеющийся в схеме четырехпозиционный ключ управления КУ
позволяет осуществлять помимо автоматического ручное дистан-
ционное управление вентилем. Сигнальные лампы 1Л и 2Л, вклю-
ченные через блок-контакты соленоидного привода, обеспечивают
сигнализацию соответственно открытого и закрытого положений
вентиля.
40
7. МНОГООБОРОТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Автоматизация очень многих производственных процессов свя-
зана с необходимостью быстро и надежно управлять различными
запорными и регулирующими рабочими органами с винтовым шпин-
делем, требующими для своего перемещения более одного оборота
шпинделя. К таким рабочим органам в первую очередь относится
разнообразная многооборотная трубопроводная арматура: запорные
и регулирующие задвижки, вентили, клапаны, заслонки и т. п.
Условия работы трубопроводной арматуры часто бывают до-
вольно тяжелыми. Рабочие органы нередко располагаются в трудно
доступных или совсем недоступных местах, что затрудняет их об-
служивание. Часть рабочих органов* может использоваться весьма
редко и притом нерегулярно. Однако арматура всегда должна быть
полностью исправна и готова к действию в любой момент. Запор-
ные органы, кроме того, должны всегда обеспечивать необходимую
плотность закрытия рабочей линии. Все эти специфические особен-
ности работы запорных и регулирующих органов в производствен-
ных условиях, естественно, обусловливают определенные требования
к исполнительным механизмам, приводящим в действие эти рабо-
чие органы.
В качестве исполнительных механизмов для управления много-
оборотными запорными и регулирующими рабочими органами наи-
более широкое применение получили электромеханические приводы,
состоящие из электродвигателя, понижающего механического редук-
тора и ряда дополнительных узлов.
В настоящее время разработан и выпускается промышленностью
щелый ряд многооборотных электрических исполнительных механиз-
мов с постоянной скоростью выходного вала. Несмотря на кон-
структивные и схемные различия, все эти исполнительные механиз-
(мы в общем случае позволяют производить:
дистанционный или автоматический пуск электропривода с по-
мощью пусковых кнопок «закрыть» и «открыть» или посредством
контактов блокировочных реле;
остановку электропривода в любом промежуточном положении
рабочего органа с помощью кнопки «стоп» или соответствующих
контактов блокировочных реле;
автоматическую остановку электропривода при чрезмерном воз-
растании крутящего момента, что возможно при отказе путевых
выключателей или заедании подвижных частей привода или рабо-
чего органа;
дистанционную световую сигнализацию крайних положений ра-
бочего органа;
местное определение положения рабочего органа в данный мо-
мент с помощью стрелочного указателя, имеющегося на коробке
путевых выключателей;
дистанционное показание любого промежуточного положения
рабочего органа с помощью указателя положения, датчик которого
может быть установлен на коробке путевых выключателей;
электрическую блокировку данного электропривода с другими
механизмами и агрегатами;
ручное управление электроприводом при помощи маховика на
случай временного прекращения подачи электроэнергии.
Следует отметить, что в большинстве своем многооборотные ис-
полнительные механизмы является устройствами позиционного дей-
41
ствия, и только исполнительные механизмы типа МЭМ, снабженные
датчиком обратной связи по положению выходного вала, могут
быть использованы в автоматических системах, обеспечивающих П-,
ПИ- и ПИД-законы регулирования.
Исполнительные механизмы серий
М, А, Б, В, Г и Д
Электрические исполнительные механизмы (электроприводы)
типов М, А, Б, В, Г и Д, разработанные Центральным конструктор-
ским бюро арматуростроения (ЦКБА), предназначены для дистан-
ционного управления многооборотной трубопроводной арматурой.
Исполнительные механизмы типов М, А, Б, В, Г и Д (рис. 16)
отличаются друг от друга величиной развиваемого максимального
крутящего момента, конструкцией редуктора, способом ограничения
допустимого момента на приводном валу, габаритными и присоеди-
нительными размерами, а также некоторыми другими конструктив-
ными особенностями.
Основные технические данные серийно выпускаемых электро-
приводов типов М, А, Б, В, Г и Д приведены в приложении 1
(табл. 11). Общий вид и усредненные габаритные размеры электро-
приводов типов А, В, Б, Г и Д, выпускаемых различными заводами,
приведены на рис. 16.
В электроприводах типа М в качестве двигателя используются
асинхронные двухфазные двигатели с ротором в виде беличьей
клетки типа 2АСМ-400, включаемые в сеть трехфазного тока на-
пряжением 220 в через добавочные сопротивления типа ПЭ-50 по
125 ом в двух фазах. При этом общая электрическая мощность,
потребляемая из питающей сети, не превышает 150 вт.
В электроприводах типов А, Б, В, Г и Д применены асинхрон-
ные трехфазные двигатели в закрытом обдуваемом исполнении типа
ФТ-0,12/2 или АОЛ-11-2ФЗ (для электроприводов типа А) и типа
АОС с повышенным скольжением, близкие по характеристикам
к тяговым электродвигателям, предназначенным для кратковремен-
ного режима работы и отличающимся меньшей величиной пускового
тока (для электроприводов типов Б, В, Г и Д).
Для сопряжения многооборотного электродвигателя с армату-
рой, шпиндель которой имеет относительно небольшое число оборо-
тов, в электроприводах типа А применен планетарный редуктор,
имеющий шестерни с внутренним зацеплением. В электроприводах
типов М, Б, В и Г для этой цели применен червячный редуктор,
а в электроприводах типа Д, предназначенных для управления
арматурой с диаметром условного прохода от 1,5 м и выше и не-
большой скоростью закрывания или открывания, червячный редук-
тор дополняется промежуточным двухступенчатым редуктором
с цилиндрическими шестернями.
При дистанционном или автоматическом управлении электро-
приводом трубопроводной арматуры весьма существенно обеспечить
своевременную остановку электродвигателя при достижении запор-
ным органом положения полного закрытия или открытия. Для этой
цели все электроприводы типов М, А, Б, В, Г и Д снабжены конеч-
ными (путевыми) выключателями, от действия которых в значи-
тельной мере зависит надежность и безаварийность работы арма-
туры. В электроприводах типов М и А конечные выключатели
Таблица 4
Тип коробки конечных выключа- телей	Вариант исполне- ния	Число оборотов шпинделя арматуры
	А	1—3
	Б	3—7
УКВ-4	В Г	7—14 14—35
	Д	35—75
	Е	75—160
	I	1—7
ВП-4	II	7—35
	III	35—200
встроены в Корпус электропривода. Ё электроприводах типов Ё, В,
Г и Д конечные выключатели размещаются в специальной коробке
конечных выключателей типа УКВ-4 или ВП-4. В зависимости от
числа оборотов шпинделя арматуры, необходимого для ее полного
закрывания или открывания, сущест-
вует несколько вариантов (табл. 4) ис-
полнения коробок конечных выключате-
лей. Различие заключается в изменении
передаточного числа миниатюрного -ре-
дуктора, встроенного в коробку. Ко-
робки конечных выключателей типа
УКВ-4 или ВП-4 содержат по четыре
микропереключателя МП-1, которые
с помощью четырех кулачков, сидящих
на общем валике, могут срабатывать
в требуемых положениях арматуры.
Это обеспечивается соответствующей
установкой рабочих кулачков при на-
ладке электропривода. Такая конструк-
ция позволяет использовать микропере-
ключатели не только для отключения
электропривода в крайних положениях
рабочего органа, по и для сигнализации
любого промежуточного или конечного
положения, а также при необходимости
для осуществления блокировки данной
арматуры с другими агрегатами. На боковой стенке коробки конеч-
ных выключателей размещается местный указатель положения арма-
туры, состоящей из шкалы и диска со стрелкой. При работе электро-
привода диск, вращаясь вместе с кулачковым валиком, указывает
положение арматуры в данный момент.
Для дистанционной передачи положения запорного органа ко-
робка конечных выключателей может быть дополнена сельсином-
датчиком типа БД-404А, работающим с сельсином-приемником ти-
па БС-404А, устанавливаемым на щите управления, с которого
производится дистанционное управление арматурой. Обычно сель-
син-приемник типа БС-404А с исполнительным механизмом Ком-
плектно не поставляется.
Электроприводы типа М для дистанционной передачи положе-
ния рабочего органа вместо сельсинного устройства снабжены по-
тенциометром, ползун которого связан с выходным валом привода.
Сопротивление этого потенциометра 100±2,5 ом, напряжение пи-
тания не более 12 в.
По способу защиты запорной арматуры от поломки при заеда-
нии шпинделя, отказе конечного выключателя или попадании в ар-
матуру постороннего предмета, а также по способу обеспечения
необходимой плотности закрытия запорных вентилей электроприво-
ды типов М, А, Б, В, Г и Д делятся на приводы с электрическим
реле максимального тока и приводы с электромеханической муф-
той крутящего момента. В свою очередь электроприводы с муфтой
крутящего момента разделяются на приводы с односторонней муф-
той, действующей только при работе привода в сторону закрывания
арматуры, и двусторонней муфтой, действующей как в сторону
закрывания, так и открывания арматуры.
43
a)
44
Известно, что при возрастании момента сопротивлений на валу
Электродвигателя его рабочий ток увеличивается примерно пропор-
ционально квадрату крутящего момента. Следовательно, если в цепь
двигателя включить реле максимального тока, то оно сможет пре-
дохранить электропривод от перегрузки, а рабочий орган — от по-
ломки при попадании в него посторонних предметов, случайных
заеданиях или неисправности путевых переключателей. Такой метод
ограничения крутящего момента применен в некоторых модифика-
циях электроприводов типов Б, В, Г и Д. Для этой цели использу-
ется реле максимального тока мгновенного действия типа РТ-40,
катушка которого включается в одну из фаз силовой цепи питания
электродвигателя, а размыкающий контакт — в цепь катушек ревер-
сивного магнитного пускателя.
Реле максимального тока, являясь по существу не узлом элек-
тропривода, а элементом электрической схемы управления, позво-
ляет упростить конструкцию электропривода, уменьшить его вес и
габаритные размеры.
Схема управления исполнительным механизмом с применением
реле максимального тока показана на рис. 23.
Принцип действия электромеханической муфты крутящего мо-
мента можно проследить на примере электропривода типа А с пла-
нетарным цилиндрическим редуктором и двусторонней муфтой кру-
тящего момента. Электропривод типа А, предназначенный для ди-
станционного и автоматического управления небольшими задвижка-
ми и вентилями, работает следующим образом (рис. 17). Электро-
двигатель 13 с помощью муфты передает вращение эксцентриково-
му валику, на котором закреплен сателлит 8, вращающий одновре-
менно тормозную шестерню 10 и ведущую шестерню 12. Тормозная
шестерня 10 при работе привода от электродвигателя сцепляется
с червяком 11, удерживаемым на середине своего- вала двумя пру-
жинами 15. Маховик 9 при помощи кулачков постоянно сцеплен
с тормозной шестерней 10. Ведущая шестерня 12 через паразитную
шестерню 7 и главную шестерню 1 вращает приводной вал 21, от
которого вращение с одной стороны передается шпинделю 22 рабо-
чего органа, а с другой — через червяк 6 и червячное колесо 5 на
валик с четырьмя кулачками 2.
Рис. 16. Многооборотные исполнительные механизмы (электропрш
воды).
а — типа А; б — типов Б, В, Г и Д.
Тип	Основные габаритные размеры, мм					
	'< 1	L	Л1	А	Р	S
Б	790	330	380	130	250	240
	825				29СГ	
В	945	365	520	ВО	310_	320
	985				350	
Г	1 300	420	830	315	, 400	400
	J 352				440	
д	1 300	920	830	315	400	440
	1 35)				440	
45
Кулачки 2 закреплены на валике так. что прй йрйхоДе рабо-
чего органа в крайнее положение соответствующий кулачок отжи-
мает пружинный рычажок 4, который при этом отпускает кнопку
путевого микропереключателя 3. В результате происходит переклю-
чение контактов микропереключателя и отключение электродвига-
теля от сети. Следует отметить, что работа путевых микропереклю-
чателей 3 не зависит от величины крутящего момента, а определя-
ется положением рабочего органа.
Защита электропривода и арматуры от поломок при недопусти-
мом превышении крутящего момента на приводном валу у электро-
привода типа А осуществляется специальным механизмом ограниче-
ния крутящего момента.
При возрастании по какой-либо причине крутящего момента на
приводном валу электропривода сверх заданной величины (попада-
ние постороннего предмета, заедание, неисправность путевого вы-
ключателя и т. п.) главная шестерня 1 и ведущая шестерня 12 за-
тормозятся. Тогда под действием продолжающего вращаться элек-
тродвигателя 13 сателлит 8 начнет обкатываться по неподвижной
шестерне 12, заставляя повернуться солнечную шестерню 10. Шес-
терня 10 в свою очередь передвинет сцепленный с ней червяк 11
вдоль оси 20 в ту или другую сторону в зависимости от направле-
46
ния вращения электродвигателя. Переместившийся вдоль оси 20
червяк 11 сожмет одну из пружин 15 и при помощи рычага 18 пере-
ключит контакты микропереключателя 19, разрывая тем еамым
‘цепь питания катушек магнитного пускателя и останавливая элек-
iтродвигатель.
Г Наличие в механизме ограничения крутящего момента двух
пружин 15 позволяет при регулировке электропривода устанавли-
вать различные моменты срабатывания независимо один от другого
"при движении арматуры как в сторону открывания, так и в сторону
; закрывания.
 При необходимости электроприводом можно управлять вручную
I посредством маховика 9. Для перехода на ручное управление сле-
I дует рукоятку переключателя 14 перевести в положение «ручное».
f Тогда червяк 11 повернется к шестерне 10 стороной, на которой нет
^ нарезки, и выйдет из зацепления с ней. Одновременно повернутся
| обе буксы 16, которые заставят рычаги 18, стягиваемые пружиной
 17, отпустить кнопки микропереключателей 19. Последние разорвут
цепи катушек магнитного пускателя так, что пуск электродвигателя
: в данном положении будет уже невозможен.
В связи с тем, что в положении ручного управления червяк 11
\ не находится в зацеплении с шестерней 10, маховик 9 получает воз-
: можность вращаться. При этом вместе с ним будет вращаться и
шестерня 10, передавая через сателлит 8 вращение к шестерне 12
I и далее, так же как и при электрическом управлении.
Муфта предельного крутящего момента в электроприводах ти-
; пов А и М является муфтой двустороннего действия. Электроприво-
ды типа Б, В и Г в зависимости от модификации могут иметь муф-
ту крутящего момента как двустороннего действия, так и односто-
роннего, действующую только при закрывании арматуры. Электро-
приводы типа Д оснащаются только муфтами одностороннего дей-
ствия.
Помимо защиты электропривода и арматуры муфта предель-
ного крутящего момента и электрическое реле максимального тока
могут быть использованы для осуществления принудительного
уплотнения запорной арматуры там, где это диктуется технологиче-
скими требованиями. В этих случаях остановка электродвигателя
при закрытии производится не конечными выключателями, а кон-
тактами муфты крутящего момента или токового реле, что обе-
спечивает необходимую плотность закрытия арматуры при незначи-
тельных силовых перегрузках. Подобный способ плотного закрыва-
ния вентилей применяется весьма широко.
При наличии в силовых цепях, питающих электродвигатель
привода, автоматического выключателя защита электропривода от
перегрузок при заклинивании арматуры в промежуточном положе-
нии может осуществляться за счет действия тепловых' расцепителей
такого выключателя.
В настоящее время промышленностью освоен выпуск электро-
приводов типов Б и В с односторонней муфтой предельного момен-
та и типа Г с двусторонней муфтой во взрывозащищенном испол-
нении, предназначенных для управления вентилями, задвижками и
заслонками, устанавливаемыми во взрывоопасных помещениях всех
классов и наружных установках класса В-1Г, могущих содержать
взрывоопасные газопаровоздушные смеси категорий 1, 2 и 3, групп
А, Б и Г.
47
Исполнительные
механизмы типа ЭПВ
Электрические испол-
нительные механизмы ти-
па ЭПВ (электропри-
вод взрывозащищенный)'
предназначаются для
управления многооборот-
ными запорными устрой-
ствами, работающими во
взрывоопасных помеще-
ниях всех классов, вклю-
чая наружные установ-
ки, в которых могут об-
разовываться взрыво-
опасные смеси категории
1, 2 и 3 групп А, Б и Г
при окружающей темпе-
ратуре от —50 до +50° С
(рис. 18).
Электропривод состо-
ит из следующих основ-
ных узлов: червячного
редуктора с односторон-
ней муфтой ограничения
крутящего момента и ме-
ханизмом ручного управ-
ления, клеммной коробки,
путевых (конечных) вы-
ключателей и фланцевого
электродвигателя. Клемм-
ная коробка, путевые вы-
ключатели и электродви-
гатель выполнены во
взрывозащищенном ис-
полнении.
Основные техниче-
ские данные электропри-
водов типа ЭПВ приве-
дены в приложении 1
(табл. 12).
Элект роприводы
ЭПВ-500.	ЭПВ-850 и
ЭПВ-1000 представляют
собой соответственно
электроприводы ЭПВ-150
и ЭПВ-250, оснащенные
дополнительными цилин-
дрическими редукторами
для увеличения крутяще-
го момента на выходном
ралу.
48
• Исполнительные механизмы Венюковского
арматурного завода (ВАЗ)
Исполнительные механизмы, выпускаемые Венюковским арма-
турным заводом, также предназначаются для управления много-
оборотной трубопроводной арматурой. По своему конструктивному
исполнению они делятся на две группы.
а)	Колонковые (рис. 19), представляющие собой электродви-
гатели с червячным редуктором, размещенные на опорных колон-
ках. Колонковый электропривод может быть установлен на неко-
тором расстоянии от арматуры. Сочленение такого электропривода
с рабочим органом производится с помощью приводных штанг и
шарниров;
б)	Встроенные, составляющие одно целое с арматурой и по-
ставляющиеся комплектно с ней.
Для защиты электродвигателя и для получения уплотненного
закрытия запорной арматуры в электроприводах конструкции ВАЗ
используются реле максимального тока типа РТ-40. (В комплект
поставки с электроприводом реле РТ-40 не входят.)
Электроприводы Венюковского арматурного завода, предназна-
ченные для управления регулирующей многооборотной арматурой,
снабжены потенциометрическим датчиком, движок которого меха-
нически связан с редуктором привода. Этот датчик используется
для дистанционной передачи положения регулирующего органа.
Схема включения потенциометрического датчика положения показа-
на на рис. 26.
Основные технические данные электроприводов конструкции
ВАЗ приведены в приложении 1 (табл. 13).
Исполнительные механизмы типа МЭМ
Исполнительные механизмы электрические многооборотные типа
МЭМ предназначены для управления запорными и регулирующими
органами с винтовым шпинделем.
Исполнительные механизмы типа МЭМ, рассчитанные на работу
при температуре окружающего воздуха от —30 до +60° С и отно-
сительной влажности до 80%, представляют собой сменный трех-
фазный асинхронный электродвигатель, соединенный с редуктором.
В корпусе редуктора также размещаются: конечные выключатели,
ограничивающие и сигнализирующие конечные и промежуточные
положения рабочего органа; выключатели муфты предельного кру-
тящего момента, обеспечивающие защиту механизма от перегрузок
и при необходимости требуемую плотность закрытия запорного ор-
гана; датчики обратной связи по положению выходного вала; узел
питания дистанционного указателя положения. Кроме того, редук-
тор оборудован маховиком для ручного управления рабочим орга-
ном и выключателем, предназначенным для отключения цепей пита-
ния электродвигателя при ручном управлении.
В качестве датчиков обратной связи по положению выходного
вала в исполнительных механизмах МЭМ-0,63 и МЭМ-1,6 примене-
ны индукционные плунжерные датчики с напряжением питания
12 в, а в механизмах МЭМ-4, МЭМ-10 и МЭМ-25 — реостатные
датчики с активным сопротивлением 120± 10 ом.
Наличие в исполнительных механизмах типа МЭМ датчиков
обратной связи по положению выходного вала не только позволяет
4—1258	49
<Л
О
Рис. 19. Колонковый многооборотный исполнительный механизм типа КЭ-0 с моментом на выходном валу Л4Макс
«100 кгс • м.
дистанционно контролировать положение рабочего органа, но и
использовать эти механизмы в системах автоматического регули-
рования пропорционального действия.
На рис. 20 показаны общий вид и электрическая схема внут-
ренних соединений многооборотных исполнительных механизмов
типов МЭМ-0,63 и МЭМ-1,6.
Рис. 20. Многооборотные исполнительные механизмы. МЭМ-0,63 и
МЭМ-1,6.
а — общий вид; б — электрическая схема внутренних соединений; У и У] —
датчиками обратной связи по положению; КВ-1 и КВ-2 — конечные выключа-
тели; КВМ-1 и КВМ-2 — выключатели муфты предельного момента; Д — элек-
тродвигатель; ШР — штепсельный разъем; В-1 — выключатель, блокирующий
цепи дистанционного управления при переходе на ручное управление.
Присоединительные элементы исполнительных механизмов типа
МЭМ унифицированы с соответствующими по моменту типами мно-
гооборотных исполнительных механизмов, разработанных ЦКБА.
Устройство ограничения крутящего момента может регулироваться
в пределах от 50 до 150% от номинального момента. Количество
оборотов выходного вала исполнительных механизмов в зависимо-
сти от модификации может быть 10, 25, 63, 160.
Основные технические данные многооборотных исполнительных
механизмов типа МЭМ приведены в приложении 1 (табл. 14).
Схемы управления многооборотными исполнительными механизмами
При всем разнообразии условий работы многооборотных испол-
нительных механизмов электрические схемы управления этими ме-
ханизмами должны удовлетворять в общем случае следующим
основным техническим требованиям:
51
4
1.	Питание силовых цепей и цепей управления должно осущест-
вляться от сети трехфазного тока напряжением 380/220 в.
2.	Схемы должны иметь защиту от перегрузок и от коротких
замыканий в силовых цепях электропривода, а также в цепях
управления и сигнализации.
3.	При выполнении схем управления и сигнализации контакты
аппаратов управления, конечных выключателей, блокировочные це-
пи, блок-контакты магнитных пускателей и др. должны включаться
со стороны фазы, а катушки пускателя присоединяться к нулевому
проводу. Такое построение схем предотвращает их ложную работу
при появлении «земли» в цепях управления.
4.	Схема управления запорным устройством должна обеспечи-
вать возможность как дистанционного управления со щита или
с места, так и автоматического управления по команде от устрой-
ства регулирования или блокирования.
5.	Схема управления регулирующим устройством должна обе-
спечивать движение последнего только во время действия импуль-
са дистанционного или автоматического управления.
6.	Схема управления должна исключать возможность одновре-
менной подачи командных импульсов от устройств дистанционного'
и автоматического управления, а также возможность подачи пита-
ния на одну из катушек реверсивного магнитного пускателя при
обтекании током второй катушки.
7.	Схемы управления из двух и более мест должны быть по-
строены таким образом, чтобы была исключена возможность одно-
временного управления одним устройством из разных пунктов.
8.	Желательно, чтобы схема управления обеспечивала возмож-
ность остановки электропривода запорного устройства в любом
промежуточном положении, а также возможность последующей по-
сылки команды как на открытие, так и на закрытие. Указанное
условие обеспечивает:
а)	прекращение ошибочно начатой операции и возврат в ис-
ходное положение (это особенно важно в тех случаях, когда время
перемещения запорного устройства из одного крайнего положения
в другое достаточно велико);
б)	«расхаживание» запорного устройства;
в)	постепенное открытие или закрытие с непродолжительными
остановками в промежуточных положениях, если это требуется по
условиям технологического процесса.
9.	Нормально остановка электродвигателя привода запорного
устройства в положении полного открытия или закрытия должна
осуществляться с помощью конечных выключателей, разрывающих
цепь питания соответствующей катушки реверсивного магнитного
пускателя.
В тех случаях, когда запорные устройства требуют принуди-
тельного уплотнения при закрытии, остановка электродвигателя при-
вода должна осуществляться посредством контактного устройства
муфты предельного момента или токового реле.
10.	Как при ручном, так и при автоматическом управлении, рас-
сматриваемые схемы должны иметь нулевую защиту.
И. При наименьшем количестве сигнальных ламп схема сигна-
лизации положения запорного устройства должна показывать наи-
большее количество его состояний (конечные положения, остановка
52
в Промежуточном положении, сигнализация хода, Направление Дви-
жения и т. п.).
12. Схема контроля состояния регулирующего устройства долж-
на непрерывно фиксировать его положение.
13. Схемы управления должны быть построены так, чтобы для
их реализации требовалось наименьшее количество аппаратуры,
кабели с наименьшим возможным количеством жил и конечные вы-
ключатели с наименьшим количеством контактов.
пмо
Диаграмма работы
конечных выключателей
Рис. 21. Схема дистанционного управления многооборотным электро-
приводом запорного устройства без принудительного уплотнения при
закрытии.
Замкнут
Разомкнут
Необходимо отметить, что перечисленные требования к состав-
лению схем управления запорными и регулирующими устройствами
не являются исчерпывающими. Особенности работы указанных ап-
паратов в условиях определенной технологической схемы уточняют,
частично исключают перечисленные требования или выдвигают
дополнительные.
Рассмотрим некоторые варианты схем управления электропри-
водами запорных и регулирующих устройств, составленных в соот-
ветствии с изложенными выше условиями.
На рис. 21 показана схема дистанционного управления элек-
троприводом запорного устройства без принудительного уплотнения.
53-
при закрытии. Электропривод имеет одностороннюю муфту прёДель-
ного крутящего момента. Подобные схемы обычно применяются для
управления электроприводом запорных задвижек, к которым не
предъявляются специальные требования по обеспечению высокой
плотности закрытия.
В момент подачи командного импульса от кнопок дистанцион-
ного управления подается питание на соответствующую катушку
реверсивного магнитного пускателя. Пускатель срабатывает и ос-
тается включенным через собственный блок-контакт и контакт
конечного выключателя. При достижении запорным устройством
положения полного открытия или закрытия соответствующий конеч-
ный выключатель разрывает цепь питания катушки пускателя и
привод останавливается.
Для предотвращения одновременного включения обеих катушек
реверсивного магнитного пускателя, помимо механической блоки-
ровки, которой снабжен пускатель, в схеме предусмотрена электри-
ческая блокировка с помощью размыкающих блок-контактов ПМЗ
и ПМО. При случайном заклинивании запорного устройства в про-
межуточном положении отключение электродвигателя осуществля-
ется контактами муфты крутящего момента (на схеме показан
контакт КВМЗ односторонней муфты крутящего момента, дейст-
вующей при движении запорного устройства в сторону закрытия).
Кнопка КС предназначена для остановки запорного устройства
в промежуточном положении при отмене действия ошибочно подан-
ной команды. Использование кнопки КС для остановки привода
в промежуточном положении на длительное время обычно не допу-
скается по техническим условиям на запорные устройства. Сигналь-
ные лампы ЛЗ и ЛО обеспечивают сигнализацию соответственно
закрытого и открытого положений запорного устройства. В проме-
жуточном положении одновременно горят обе лампы, сигнализируя
о ходе запорного устройства, но не указывая направление движе-
ния.
На рис. 22 приведена та же схема управления электродвига-
телем запорного устройства, но с принудительным уплотнением при
закрытии. Подобные схемы широко применяются для дистанцион-
ного управления запорными вентилями, требующими принудитель-
ного «дожатия» при закрытии. В этом случае размыкание цепи
питания катушки пускателя ПМЗ при закрытии производится не
контактами конечного выключателя, а контактами КВМЗ муфты
крутящего момента.
При подаче импульса на закрытие пускатель ПМЗ самоблоки-
руется через собственный блок-контакт, параллельно включенные
контакты конечного выключателя КВЗ (7, 8) и муфты крутящего
момента КВМЗ (/, 2). Перед полным закрытием запорного устрой-
ства размыкаются контакты КВЗ (7, 8). Катушка пускателя ПМЗ
при этом остается включенной через контакты КВМЗ. При дости-
жении необходимой плотности закрытия запорного устройства мо-
мент сопротивления на валу привода становится больше предель-
ного крутящего момента муфты, муфта срабатывает и кратковре-
менно размыкает контакт КВМЗ (/, 2). Цепь катушки пускателя
ПМЗ при этом размыкается и привод останавливается.
Включение контактов конечного выключателя КВЗ (7, 8) парал-
лельно контактам КВМЗ (/, 2) муфты выполнено для того, чтобы
избежать остановки электродвигателя в промежуточном положении
при случайных заеданиях запорного устройства. Отключение элек-
54
тродвигателя при заклинивании запорного устройства в промежу-
точном положении осуществляется тепловым расцепителем автома-
тического выключателя АВ, установленного в силовых цепях элек-
тродвигателя.
пмо
ПМЗ
“1Г“
ПМО
“II
ПМЗ
“II
пмо
~)Г
ПМЗ 11
“II
Диаграмма раЗоть/
конечных выключателей
Рис. 22. Схема дистанционного управления многооборотным электро-
приводом запорного устройства с принудительным уплотнением при
закрытии.
Для предотвращения ошибочной подачи команды на закрытие
уже полностью закрытого запорного устройства, что может приве-
сти к его поломке, в цепь подачи импульса на закрытие включены
контакты конечного выключателя КВЗ (10—12).
Схемы управления запорными устройствами, в которых для
принудительного уплотнения при закрытии вместо муфты пре-
дельного момента используются реле максимального тока типа
РТ-40, строятся аналогично, только вместо контактов КВМЗ муфты
устанавливают размыкающие контакты токового реле. Эти контак-
ты размыкают цепь питания катушки пускателя ПМЗ при увеличе-
нии тока, протекающего через электродвигатель, выше номинального
значения.
Однако использование реле максимального тока в качестве
ограничителя крутящего момента, удовлетворяя требованиям ди-
станционного управления, весьма неудобно для автоматического
55
-380/2208
0 0 0 0
управления, потому чю реле срабатывает не только при допусти-
мых превышениях крутящего момента на приводном валу, но и при
включениях электропривода за счет пусковых токов электродвига-
теля.
При кнопочном управлении это обстоятельство несущественно,
так как для нормального пуска электропривода достаточно задер-
жать кнопку нажатой на 1—
2 сек (пусковой период элек-
тродвигателя). В то же время
в -схему автоматического управ-
ления, когда импульс на вклю-
чение электропривода может
длиться только, доли 'секунды,
приходится вводить дополни-
тельные реле (в том числе реле
времени), для того чтобы шун-
тировать на время пуска раз-
мыкающий контакт реле макси-
мального тока.
Такая схема автоматиче-
ского управления электропри-
водом запорного устройства с
реле максимального тока без
принудительного уплотнения
показана на -рис. 23.
Пуск электропривода в сто-
рону открытия или закрытия
здесь производится контактами
блокировочных реле 1РБ и
2РБ, причем длительность по-
дачи команды на открытие или
закрытие может быть очень ма-
лой. При протекании по обмот-
кам электродвигателя пусковых
токов реле максимального тока
РМ срабатывает, включая сво-
им замыкающим контактом
промежуточное реле РП. Од-
ни ко цепь питания катушек
магнитного пускателя при
этом не разорвется, так как
размыкающий контакт РП{ промежуточного реле шунтирован
замыкающим контактом PBi реле времени. Если же процесс
пуска по какой-либо причине затянется настолько, что реле
времени РВ, включенное контактом РП2 промежуточного реле, ус-
пеет разомкнуть контакт РВ\, то цепь питания катушек магнитного
пускателя разорвется и электропривод отключится. После отклю-
чения электропривода от сети прекратится ток в обмотке реле ма-
ксимального тока РМ, но повторного автоматического включения
электропривода не произойдет, так как промежуточное реле РП и
реле времени РВ останутся под током, самозаблокировавшись кон-
тактами РП3 и РВ2. Для возвращения схемы управления в исход-
ное положение служит кнопка КС.
Для облегчения выбора и настройки реле максимального тока
построены графики зависимости тока, потребляемого электродвига-
56
РВ2
РП2	11
~1Г7Г
II
Рис. 23. Схема автоматического
управления многооборотным элек-
троприводом запорного устройства
с реле максимального тока.
ТеляМй йривбДоё, ot ёеЛичййЫ требуемого крутящего моМейта йй
Шпинделе арматуры для разных типов электродвигателей и разного
напряжения питающей сети (рис. 24).
Отметим, что введение в схемы автоматического управления
электроприводами дополнительных реле снижает надежность их
работы и повышает стоимость. Кроме того, использование реле мак-
симального тока вместо конечного выключателя для обеспечения
плотного закрытия рабочего органа (например, вентиля) приводит
к значительным динамическим перегрузкам основных узлов ар-
матуры.
Рис. 24. Графики настройки реле максимального тока.
На рис. 25 приведена наиболее универсальная и полная схема
управления и сигнализации электропривода запорного устройства
с принудительным уплотнением при закрытии, разработанная ГПИ
Теплоэлектропроект. Схема не только предусматривает возможность
дистанционного управления со щита, по и обеспечивает автомати-
ческое управление при действии устройств технологической блоки-
ровки или автоматики.
В данной схеме сигнал на открытие или закрытие, поступающий
от устройств автоматики или блокировки, может быть не только
импульсным, но и длительным. Отключение электродвигателя при
заклинивании запорного устройства в промежуточном положении
происходит за счет действия теплового расцепителя автоматического
выключателя, установленного в силовых цепях питания электропри-
вода. В тех же случаях, когда муфта предельного момента исполь-
57

Шины ^380/2206 и автомат	
По блок и ровне	Цели от- крытия
Ключом управления	
Реле отмель/ команды	
Запорный орган закрыт	Лампы сигнализа- иии положения
Цепь мигания при закрытии	
Цепь мигания при открытии	
Запорный орган открыт	
По Планировке	Цепи от- крытия
Ключом управления	
Цели, обеспечиваю- щие уплотненное закрытие	
Силовые и ел и электродви га тел я	
Диаграмма работы
конечна х выключателей
Рис. 25. Схема дистанцион-
ного и автоматического
управления многооборотным
электроприводом запорного
устройства с принудитель-
ным уплотнением при закрьь
тии.
зуется не для принудительного «дожития» запорного устройства,
а для защиты электродвигателя при заедании в промежуточных по-
ложениях, действие устройств технологической блокировки или
автоматики должно иметь характер кратковременных импульсов.
' Для дистанционного управления со щита в качестве аппарата
управления используется безарретирный ключ с самовозвратом
в нейтральное положение. При подаче оперативной команды ключ
поворачивается в соответствующее положение (в этот момент вклю-
чается магнитный пускатель), а затем возвращается в исходное
(нейтральное) состояние.
Для прекращения действия ошибочно поданной команды, а так-
же для возможности кратковременной остановки запорного устрой-
ства в промежуточном положении в схеме предусмотрена установка
специального реле остановки PC. • Это реле срабатывает в том
случае, если во время хода запорного устройства ключ управления
будет повернут оператором в направлении, соответствующем подаче
команды на движение запорного устройства в обратную сторону.
Срабатывая, реле PC разрывает свои размыкающие контакты в це-
пях обеих катушек пускателя и остается включенным до тех пор,
пока ключ управления будет удерживаться в повернутом положении.
После освобождения рукоятки ключа и его возврата в нейтраль-
ное положение схема возвращается в исходное состояние. Далее
имеется возможность последующей посылки команды дистанционно-
го управления на движение запорного устройства в любую сторону:
на открытие или закрытие.
Цепи включения ламп ЛЗ и ЛК обеспечивают сигнализацию
следующих положений запорного устройства:
запорное устройство полностью открыто — красная лампа ЛК
горит ровным светом;
запорное устройство полностью закрыто — зеленая лампа ЛЗ
горит ровным светом;
запорное устройство остановлено в промежуточном положении —
ровным светом горят обе лампы ЛК и ЛЗ;
запорное устройство движется в сторону открытия — красная
лампа ЛК горит мигающим светом (ШМ — шинка мигания), а зеле-
ная лампа ЛЗ — ровным светом;
запорное устройство движется в сторону закрытия — зеленая
лампа ЛЗ горит мигающим, а красная лампа ЛК — ровным светом.
Присоединение сигнальных ламп к специальной шинке сигнали-
зации ШС предусматривает возможность эксплуатации щита управ-
ления с нормально погашенными лампами (так называемый «тем-
ный» щит). Для включения или отключения сигнальных ламп по
желанию оператора на щите управления устанавливается переклю-
чатель, обеспечивающий соединение шинки ШС с нулевым проводом.
При этом должны быть приняты меры, не допускающие объедине-
ния через шинку ШС разных фаз или разных источников питания.
В качестве примера на рис. 26 показаны типовые схемы дистан-
ционного управления электроприводами регулирующей многооборот-
ной трубопроводной арматуры. Для управления регулирующими
¥стройствами используют обычно либо кнопки, либо трехпозицион-
ный ключ с самовозвратом в нейтральное положение.
Схемы обеспечивают движение регулирующих устройств только
во время подачи командных импульсов. Ограничение рабочих орга-
нов в конечных положениях обеспечивается соответствующими ко-
нечными выключателями.
59
Рис. 26. Схемы дистанционного управления многооборотными электроприводами регулирующих устройств.
а — электропривод конструкции ВАЗ; б — электропривод конструкции ЦКБА.
Показанный на рис. 26,а контакт КР предназначен для отклю-
чения цепей управления при ручном воздействии на привод с по-
мощью маховика. Для непрерывного контроля за положением регу-
лирующих устройств со щита управления в схемах предусмотрены
дистанционные указатели положения.
В электроприводах конструкции ВАЗ потенциометрический дат-
чик IIД подключается к устанавливаемому на щите управления бло-
ку указателя положения БУП> состоящему из трансформатора
питания Тр, выпрямителей В, подгоночного сопротивления Р и при-
бора УП, указывающего положение регулирующего устройства. От-
клонение стрелки прибора, шкала которого имеет градуировку О —
100%, пропорционально напряжению, снимаемому с потенциометра.
Электроприводы для регулирующих устройств, разработанные
ЦКБА (рис. 26,6), имеют сельсинные указатели положения, состо-
ящие из сельсина-датчика СД, устанавливаемого на приводе, и сель-
сина-.приемника СП с питающим трансформатором, располагаемого
на щите управления.
8.	ОДНООБОРОТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Исполнительные механизмы, у которых угол поворота выходно-
го вала не превышает 360°, принято называть однооборотными.
Ниже мы рассмотрим принципы действия и основные конструк-
тивные особенности однооборотных электрических исполнительных
механизмов с релейно-контактным управлением, предназначенных
для перемещения различных регулирующих устройств, рабочий угол
поворота вала которых лежит в пределах от 0 до 360°, в систе-
мах дистанционного управления и автоматического регулирования.
Исполнительные механизмы типов ДР-М, ДР-1М,
ПР-М и ПР-1М
Исполнительные механизмы типов ДР-М, ДР-1М, ПР-М и
ПР-1М предназначены для управления регулирующими рабочими
органами, для приведения в действие которых требуются относи-
тельно малые перестановочные усилия.
Исполнительные механизмы двухпозиционного регулирования
типов ДР-М, и ДР-1М используются для перемещения рабочих орга-
нов из одного крайнего положения в другое, т. е. для работы по
принципу «открыть — закрыть».
Исполнительные механизмы ДР-М и ДР-1М состоят из одно-
фазного конденсаторного электродвигателя, редуктора и предель-
ного выключателя, заключенных в общий пыленепроницаемый корпус
из алюминиевого сплава.
Исполнительный механизм ДР-М имеет два выходных устрой-
ства: диск, вращающийся на 180° и предназначенный для воздей-
ствия на поворотный регулирующий орган, и шток с ходом 19 мм
для воздействия на поступательный регулирующий орган.
Исполнительный механизм ДР-1М оборудован только поворот-
ным диском.
На - рис. 27 представлена схема электрических соединений
исполнительных механизмов типов ДР-М и ДР-1М. Электродвигатель
3 через систему зубчатых колес приводит во вращение главный вал
редуктора, с которым соединен ползун 4 блокировочного устройства.
Когда электродвигатель Находится в состоянии покоя, ползун 4 бло-
61
ч 2 I
Рис. 27. Схема электрических
соединений исполнительного
механизма двухпозиционного
регулирования ДР-М и ДР-1М.
1 — контакты позиционного регуля-
тора; 2 и 8 — токоведущие пласти-
ны; ’ 3 — электродвигатель; 4 — пол-
зун блокировочного устройства; 5 —
основание блокировочного устройст-
ва; 6 и 7 — неподвижные контакты.
Рис. 28. Исполнительные механизмы двухпозиционного и пропорционального
регулирования.
а —ДР-М и ПР-М; б — ДР-ilM и ПРИМ.
62
г
кйровочпого устройства находится на контакте 8 или 7. При заМьЬ
кании контакта 10 (на схеме — минимального) автоматического по-
зиционного регулятора или ключа дистанционного управления замы-
кается цепь питания электродвигателя и он начинает вращаться,
через редуктор, приводя в движение ползун 4. Ползун сходит
с контакта 6 и соприкасается с токонесущей пластиной 8, блокируя
контакт регулятора. Цепь питания электродвигателя остается теперь
замкнутой независимо от состояния минимального контакта регу-
лятора. Электродвигатель продолжает вращаться, перемещая через
редуктор регулирующий орган до тех пор, пока ползун 4, сделав
один полуоборот, не сойдет с пластины 8 на контакт 7. При этом
электрическая цепь разомкнется, электродвигатель перестанет вра-
щаться, а регулирующий орган остановится в положении полного
открытия. При замыкании максимального контакта позиционного
регулятора через контакт 7 блокирующего устройства вновь замкнет-
ся цепь питания электродвигателя и он начнет вращаться в том же
направлении, перемещая через редуктор регулирующий орган в сто-
рону закрытия до тех пор, пока ползун 4 не сойдет с токоведущей
пластины 9 на контакт 6. При этом цепь питания электродвигателя
разомкнется и он остановится, а регулирующий орган установится
в положение полного закрытия.
Редуктор исполнительного механизма состоит из шести пар
шестерен. Ведущая шестерня первой пары насажена на вал электро-
двигателя, ведомая шестерня шестой пары укреплена на выходном
валу исполнительного механизма. Конструкция редуктора позволяет
путем смены зубчатых шестерен (для этого заводом предусмотрены
дополнительные комплекты) ступенчато изменять скорость вращения
выходного вала. Перемещение выходного устройства исполнитель-
ных механизмов из одного крайнего положения в другое может
происходить в зависимости от настройки редуктора за 10, 30, 60, 90
и 120 сек,.
Нормально на заводах исполнительные механизмы собираются
с настройкой 30 сек. При этом момент на выходном валу равен
100 кгс • см. Момент 100 кгс>см является также предельным и для
настроек более 30 сек. Это определяется условиями механической
прочности редуктора. При более высоких скоростях (настройка
10 сек) момент уменьшается пропорционально уменьшению переда-
точного числа.
Коробка редуктора исполнительного механизма заполняется
консистентной смазкой, что обеспечивает необходимую смазку ше-
стерен в течение полугода.
В исполнительных механизмах типов ДР-М и ДР-1М применен
однофазный реверсивный конденсаторный электродвигатель, рабо-
тающий от сети переменного тока напряжением 220 в с частотой
50 гц. Потребляемая мощность 50 вт, число оборотов 3 000 в мину-
ту, допустимое скольжение 11 %'.
Исполнительные механизмы пропорционального регулирования
типов ПР-М и ПР-1М конструктивно выполнены подобно исполни-
тельным механизмам ДР-М и ДР-1М (рис. 28). Отличие заключается
в устройстве предельного выключателя, обеспечивающего возмож-
ность останова исполнительного механизма в любом промежуточ-
ном положении в пределах от 0 до 180°, а также в наличии реостата
обратной связи, подвижный контакт которого кинематически связан
с выходным валом исполнительного механизма. Сопротивление рео-
стата обратной связи 180— 190 ом.
63
Как ИравЙЛО, эЛёкФрические йсполнйтельные МехййизМы тйпов
ПР-М и ПР-1М используются для работы в системах пропорцио-
нального автоматического регулирования с автоматическими потен-
циометрами или уравновешенными мостами с реостатным регулирую-
щим устройством совместно со специальным прибором — балансным
реле типа БР-3.
Реостатное регулирующее устройство, отличаясь для разных
типов мостов и потенциометров по своему конструктивному выпол-
нению, представляет собой реостат, движок которого при отклонении
Рис. 29. Схема элек-
трических соединений
реостатного регулиру-
ющего устройства с
балансным реле БР-3
и исполнительным
механизмом ПР-М.
регулируемого параметра от заданного значения и нарушении при
этом равновесия измерительной схемы прибора перемещается в сто-
рону, приближающую измерительную систему к равновесию.
Балансное реле типа БР-3 (рис. 29) состоит из следующих
основных элементов, смонтированных на пластмассовом основании
с крышкой: первичного трехпозиционного поляризованного реле
типа РП-5, вторичного электромагнитного реле с двумя парами за-
мыкающих контактов понижающего трансформатора 220/24 в,
64
а также Двухполупериодпого выпрямителя па германиевых диодах
с II-образным сглаживающим фильтром.
Реостатное регулирующее устройство 1 и реостат обратной свя-
зи исполнительного механизма 2 соединяются по мостовой схеме,
в которой два плеча составляют реостат регулирующего устройства,
а два других — реостат обратной связи. Первичное трехпозицион-
ное поляризованное реле 3, низкоомная обмотка 1 — 2 которого
включена .последовательно с движками реостатов в диагональ моста,
служит индикатором разбаланса. При (величине регулируемого па-
раметра, соответствующей заданному значению, мост находится
в равновесии и, следовательно, эта обмотка поляризованного реле
обесточена.
При отклонении регулируемого параметра от заданного значе-
ния движок реостата регулирующего устройства сместится со сред-
него положения. В результате нарушится электрическое равновесие
регулирующей системы моста и по обмотке первичного реле потечет
ток разбаланса определенного направления. В зависимости от на-
правления тока разбаланса контакты первичного реле замкнут
цепь питания одной из обмоток более мощного вторичного реле 4,
а соответствующие контакты вторичного реле при этом приведут
в действие электродвигатель исполнительного механизма. Электро-
двигатель начнет вращаться, перемещая одновременно сочлененный
с исполнительным механизмом регулирующий орган и движок рео-
стата обратной связи. Действие исполнительного механизма будет
продолжаться до тех пор, пока вновь не установится электрическое
равновесие системы реостатов регулирующего прибора и исполни-
тельного механизма.
Вторая обмотка первичного поляризованного реле (обмотка 3—
4) служит для повышения четкости работы его контактов: получая
питание при замыкании своих контактов, обмотка надежно удержи-
вает эти контакты в замкнутом состоянии. Величина сопротивления
Т?2, установленного в цепи питания обмотки 3—4 поляризованного
реле, подобрана так, чтобы ток самоблокировки реле составлял 40—
80% от тока срабатывания.
Показанные на схеме конечные выключатели КВ1 и КВ2 слу-
жат для отключения электродвигателя исполнительных механизмов
в крайних рабочих положениях выходного устройства.
Конструктивной особенностью исполнительных механизмов ти-
пов ДР-М, ДР-1М, ПР-М и ПР-1М является их способность рабо-
тать только при горизонтальном расположении вала ротора элек-
тродвигателя. Вертикальное положение роторного вала недопустимо.
И сполнительный механизм типа И М-2/120
Исполнительный механизм типа ИМ-2/120 (рис. 30) состоит из
следующих основных частей: электродвигателя 1, шестеренчатого
редуктора 2, конечных выключателей 3, реостата обратной связи 4,
кривошипа для соединения с регулирующим органом 5.
.Все* эти элементы смонтированы в пылебрызгозащчщенном
корпусе.
Электропривод представляет собой асинхронный конденсаторный
электродвигатель мощностью 26 ва напряжением питания 220 в
переменного тока промышленной частоты с шестеренчатым редукто-
ром, понижающим скорость вращения выходного вала исполнитель-
ного механизма до 0,5 об/мин. Номинальный крутящий момент на
выходном валу 2 кгс • м, пусковой момент 3 кгс • м.
5—1258	65
Рис. 30. Исполнительный
а — общий вид; б —схема внутренних электрических соединений; / — электро
стат обратной связи; 5 — кривошип для соединения с регулирующим органом;
66
Кривошип 5 с передвижной головкой, служащий для сочленения
исполнительного механизма с валом регулирующего органа, наса-
жен на выходной вал 6. С противоположной стороны на выходном
валу помещаются два кулачка 8, управляющие двумя конечными
выключателями 3.
Конечные выключатели срабатывают при нажатии одного из
кулачков 8, поворачивающихся вместе с валом исполнительного
механизма. При отходе кулачка от выключателя подвижный кон-
такт возвращается в исходное положение. Величину углов поворо-
та вала исполнительного механизма, при которых срабатывают
конечные выключатели, можно вручную регулировать поворотом ку-
механизм ИМ-2/120.
двигатель; 2 — шестеренчатый редуктор; 3 конечные выключатели; 4 — ред-
6 — стрелка — указатель положения регулирующего органа; 1 колодка 3d*
жимов.
5е	67
лачков на оси вала. Каждый кулачок закрепляется стопорным
болтом.
Рабочий угол поворота выходного вала исполнительного меха-
низма может быть установлен любым в пределах до 120°.
Для контроля положения регулирующего органа на выходном
валу исполнительного механизма имеется стрелка-указатель, пере-
мещающаяся вдоль шкалы с градуировкой 0—100%. Кроме того,
исполнительный механизм снабжен реостатом обратной связи по
положению выходного вала 4, который имеет сопротивление 120 ом,
расположенное на дуге 120°. Ползунок 7 реостата закреплен на
выходном валу исполнительного механизма. Общий вес исполни^
тельного механизма 22 кг.
Наличие реостата обратной связи по положению рабочего орга-
на позволяет' применять исполнительные механизмы типа ИМ-2/120
в системах пропорционального или изодромного регулирования.
Кроме того, исполнительные механизмы типа ИМ-2/120 подобно дру-
гим исполнительным механизмам можно использовать в системе
позиционного автоматического регулирования, а также для ручно-
го дистанционного управления регулирующими органами. При этом
реостат обратной связи может быть использован для подключения
прибора — указателя положения регулирующего органа, например
вольтметра со шкалой, отградуированной в процентах степени от-
крытия регулирующего органа.
Исполнительный механизм типа ИМТМ-4/2,5
Исполнительный механизм типа ИМТМ-4/2,5 (рис. 31) предна-
значен для быстрого перемещения регулирующих органов в систе-
мах позиционного автоматического регулирования и дистанционного
управления. Номинальный момент, развиваемый на его выходном
валу, составляет 4 кгс • м. Время одного полного оборота выходного
вала 2,5 сек.
Исполнительный механизм представляет собой трехфазный асин-
хронный двигатель типа АОЛ21-4 мощностью 270 вт с присоединен-
ным к нему при помощи ф; анцев червячным редуктором с конеч-
ными выключателями. Для устранения возможности вращения рото-
ра электродвигателя по инерции после отключения от сети исполни-
тельный механизм имеет фрикционный тормоз. Выбег выходного
вала после отключения электродвигателя не превышает 3°. Редуктор,
понижающий число оборотов электродвигателя в отношении 1 : 70,
состоит из одной червячной пары. Червяк соединяется упругой
муфтой с валом ротора электродвигателя, а червячное колесо сидит
на выходном валу механизма.
Конечные выключатели размещены в специальном корпусе, при-
крепленном к фланцу редуктора. В качестве конечных выключате-
лей использованы микропереключатели, рассчитанные на разрыв тока
величиной до 3 а при напряжении 220 в, частоте 50 гц и безындук-
ционной нагрузке.
Конечные выключатели срабатывают при нажатии одного из
кулачков, поворачивающихся вместе с валом исполнительного меха-
низма. При отходе кулачка от выключателя подвижный контакт
возвращается в исходное положение. Углы поворота вала исполни-
тельного механизма, при которых срабатывают конечные выключа-
тели, устанавливаются поворотом кулачков на оси вала с последую-
щим закреплением их стопорными болтами. Максимальный угол пово-
рота выходного вала может быть задан любым в пределах до 350е/
68
Рис. 31. Исполнительный механизм ИМТМ-4/2,5.
а — общий вид; б — схема внутренних электрических соединений; 1 — испол-
нительный механизм; 2 — электродвигатель; 3 — конечные выключатели; 4 —
катушка электромагнитного тормоза; 5 — контакты позиционного регулятора;
6 — реверсивный магнитный пускатель; 7 — положение перемычек на панели
зажимов электродвигателя при различных напряжениях сети.
69
Установленная на одной плате с конечными выключателями
панель с шестью зажимами служит для подключения к исполни-
тельному механизму магнитного пускателя и командных контактов.
Электродвигатель исполнительного механизма питается от сети
трехфазного тока напряжением 380/220 в через реверсивный магнит-
ный пускатель. В цепи питания каждой катушки магнитного пуска-
теля включены один из двух командных контактов регулятора и
размыкающий контакт одного из двух конечных выключателей
исполнительного механизма (рис. 31, б).
Общий вес исполнительного механизма 16 кг.
Исполнительные механизмы типа МЭК-К.
Исполнительные механизмы электрические кривошипные
типа МЭК-К служат для перемещения регулирующих органов в си-
стемах дистанционного управления и автоматического регулирова-
ния, как релейного так и непрерывного действия.
Непосредственно управление исполнительными механизмами осу-
ществляется выходными цепями регулирующего прибора или ключа
дистанционного управления через реверсивный магнитный пускатель
типа МКР-0-58.
Исполнительные механизмы типа МЭК-К, предназначенные для
работы при температуре окружающего воздуха от —30 до +60° С
и относительной влажности до 80%, состоят из электродвигателя,
редуктора и узла реохордов и конечных выключателей, заключенных
в пылебрызгозащищенный корпус.
Основные технические данные исполнительных механизмов
типа МЭК-К приведены в приложении 1 (табл. 15).
В качестве электропривода в исполнительных механизмах
типа МЭК-10К и МЭК-25К/120 применен двухфазный асинхронный
конденсаторный электродвигатель с полым ротором типа АДП-362;
в исполнительных механизмах МЭК-25К/40, МЭК-63 и МЭК-Ю0 —
трехфазный асинхронный электродвигатель типа АОЛ с короткоза-
мкнутым ротором.
Электродвигатель типа АДП-362 может находитья в затормо-
женном состоянии при поданном напряжении возбуждения и управ-
ления в течение 2 ч при температуре окружающего воздуха до
+ 35° С. Для понижения напряжения питающей сети 127 и 220 в
до напряжения 110±10 в на обмотке возбуждения и 1'15±10 в на
обмотке управления исполнительные механизмы типов МЭК-ЮК и
МЭК-25К/120 с электродвигателями АДП-362 снабжены специаль-
ными автотрансформаторами АТр-1 и АТр-2.
Узел реохордов и конечных выключателей исполнительных ме-
ханизмов типа МЭК-К содержит два реостата сопротивлением по
120±5 ом каждый и два конечных выключателя. Один из реостатов
предназначен для подключения дистанционного указателя положе-
ния, другой используется в качестве датчика обратной связи по
положению выходного вала. Конечные выключатели отключают
электродвигатель в крайних положениях выходного вала исполни-
тельного механизма. Изменением положения кулачков узла реохор-
дов и конечных выключателей можно регулировать рабочий угол
поворота выходного вала в пределах либо от 0 до 90° либо от 0
до 270°. Выбор предельного угла поворота выходного вала 90
или 270* достигается перестановкой одной пары цилиндрических
70
шестерен, связанной с осью
узла реохордов и конечных
выключателей, и оговари-
вается при заказе исполни-
тельного .механизма.
В исполнительных меха-
низмах МЭК-10К вращение
от электродвигателя на вы-
ходной вал передается че-
рез малый шестеренчатый
редуктор и червячную и
планетарную передачи базо-
вого редуктора. Наличие в
такой кинематической цепи
червячной пары обеспечи-
вает самоторможение меха-
низма в случае воздействия
на выходной вал активной
нагрузки, а также при от-
ключении питания электро-
двигателя. Выбег выходного
вала у этих исполнительных
механизмов не более 0,5°.
В исполнительных меха-
низмах МЭК-25К, МЭК-63 и
МЭК-ЮО от электродвигате-
ля вращение передается че-
рез соединительную муфту
на пятиступенчатый цилин-
дрический редуктор.
Для уменьшения выбега
выходного вала после от-
ключения электродвигателя
в исполнительных механиз-
мах типа МЭК-К, имеющих
цилиндрический редуктор,
применен электромагнитный
тормоз. При этом выбег вы-
ходного вала не превы-
шает 0,7°.
Все исполнительные ме-
ханизмы типа МЭК-К имеют
маховики ручного управле-
ния выходным валом, с по-
мощью которых можно пе-
ремещать регулирующие ор-
ганы при настройке систем
автоматического регулирова-
ния или дистанционного
управления, а также ib слу-
чае их отказа. Для сочлене-
ния исполнительного меха-
низма с валом регулирую-
щего органа служит кри-
вошип.
Рис. 32. Общий вид исполнительных
механизмов МЭК-К.
а—МЭК-ЮК: б - МЭК-25К: МЭК-63 и
МЭК-ЮО:
/ — электродвигатель; 2 — редуктор; 3
выходной вал с кривошипом; 4 — маховик
ручного управления; 5 — узел реохордов и
конечных выключателей.
71
Общий вид исполнительных механизмов Типа МЭК-К приведен
на рис. 32, а электрические схемы их внутренних соединений — на
рис. 33.
Для дистанционного контроля положения рабочего органа, при-
водимого в действие исполнительными механизмами типа МЭК-К,
а?
б)
Рис. 33. Схемы внутренних электрических соединений
исполнительных механизмов МЭК-К.
а — МЭК-10К и МЭК-25К/120; б - МЭК-25К/40, МЭК-63 и МЭК-100;
Д — электродвигатель; С — фазосдвигающий конденсатор; ЛТр—
автотрансформатор; ЭТ — электромагнитный тормоз: В\ и В2 —
конечные выключатели; 7?i — реохорд дистанционного указателя
положения; R2 — реохорд обратной связи; П — клеммная плата.
72
обычно используется дистанци-
онный указатель положения
(рис. 34) типа ДУП-К (указа-
тель положения типа ДУП-К
может быть применен для со-
вместной работы также и с дру-
гими типами исполнительных
механизмов, имеющих реостат-
ные датчики).
Дистанционный указатель
положения ДУП-К представ-
ляет собой микроамперметр ти-
па М4208 на 300 мка со шка-
лой, имеющей градуировку 0—
/<100%. Микроамперметр уста-
навливается на крышке прямо-
Рис. 34. Дистанционный указатель
положения регулирующего органа
угольного корпуса, в котором
^размещаются подстроечные со-
противления, выпрямители и
трансформатор, понижающий
напряжение питания указателя	ДУП-К.
<с 220 в пеоеменного тока до
.‘24 в. ‘	! 1
Схема подключения дистанционного указателя положения
'типа ДУП-К к реостатному датчику исполнительного механизма
:видна из рис. 35, где в качестве примера показан один из возмож-
ных вариантов схемы внешних соединений исполнительного меха-
низма МЭК-25К/40 с изодромным регулирующим прибором
типа ИМ-240.
Исполнительные механизмы типа МЭО-К
Исполнительные механизмы электрические однооборотные
типа МЭО-К служат, так же как и исполнительные механизмы
типа МЭК-К, для перемещения регулирующих органов в контакт-
ных системах автоматического регулирования и дистанционного
управления, отличаясь от последних большим крутящим моментом
на выходном валу, а также наличием индукционных датчиков
обратной связи вместо реостатных.
Кулачковое устройство, связывающее блок индукционных дат-
чиков и конечных выключателей с выходным валом механизма,
в зависимости от настройки обеспечивает возможность перемещения
выходного вала на любой угол в пределах от 45 до 240°.
Каждый из двух индукционных датчиков (один — для обратной
«связи ио положению, другой — для подключения дистанционного
указатели положения) состоит из двух одинаковых катушек, вклю-
ченных по дифференциальной схеме. Внутри катушек перемещается
•сердечник, связанный через профильный кулачок с выходным валом
механизма. Рабочий ход сердечника 5 мм. При симметричном рас-
положении сердечника относительно обмоток катушек напряжения
на выходах обеих катушек датчика равны. При смещении сердеч-
ника в ту или другую сторону от симметричного положения индук-
тивность катушек меняется, что вызывает изменение падения на-
пряжения на каждой катушке. Благодаря специальному профилю
кулачка и линейности характеристик датчиков напряжение на ка-
73
Рис. 35. Схема внешних соединений исполнительного механизма МЭК-25К/40 с изодромным регулирующим при-
бором ИРМ-240 и дистанционным указателем положения ДУП-К.
П — переключатель с автоматического управления на дистанционное; КС, КВ, КН — кнопки дистанционного управления; Ki и
К2 — катушки реверсивного магнитного пускателя; ЛСХ и ЛС2 — сигнальные лампы; ЭТ — электромагнитный тормоз; В\ и В2—
конечные выключатели; Кд и К2 — реостаты обратной связи.
тушках изменяется прямо пропорционально углу поворота выход-
ного вала исполнительного механизма. Активное сопротивление на-
грузки индукционных датчиков не должно превышать 250 ом.
Для дистанционного контроля положения выходного вала
исполнительных механизмов типа МЭО-К может быть применен бес-
контактный дистанционный указатель положения типа ДУП-Б.
- 2______/----------------: 
б) .  ~
Рис. 36. Исполнительный механизм МЭО-400К.
а — общий вид; б — схема внутренних электрических соединений; Д — элек-
тродвигатель; ЭТ — электромагнитный тормоз; В1—В4 — конечные выключа-
тели; ДИ1 и ДИ2 — индукционные датчики; П1 и Л2 — клеммные платы.
На рис. 36 показаны общий вид и схема внутренних электриче-
ских соединений исполнительного механизма типа МЭО-400К. Основ-
ные технические данные исполнительных механизмов типа МЭО-К
приведены в приложении 1 (табл. 15).
9.	КОЛОНКИ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ
В системах автоматического регулирования различных тепло-
вых процессов находят широкое применение исполнительные
механизмы, называемые колонками дистанционного управ-
ления (КДУ), работающие в комплекте с электронными регулирую-
щими пропорционально-интегральными приборами с контактным и
бесконтактным выходами типа РПИК и РПИБ. Кроме того, КДУ
успешно используются в качестве исполнительных механизмов в си-
стемах дистанционного управления такими регулирующими орга-
нами, как направляющие аппараты, поворотные шиберы, заслонки
и т. п.
75
Исполнительный механизм дистанционного управлений ТЙ-
па КДУ (рис. 37) представляет собой силовое устройство для пере-
мещения регулирующего органа и состоит из корпуса колонки и
электродвигателя с червячным редуктором (серводвигателя).
Управление исполнительным механизмом производится при по-
мощи реверсивного магнитного пускателя, обеспечивающего воз-
можность включения электродвигателя с требуемым направлением
Рис. 37. Колонка дистанционного управления КДУ с серводвигате-
лем РМ.
вращения. Электродвигатель через сочлененный с ним редуктор,
кривошип, сидящий на выходном валу редуктора, и соединитель-
ные тяги перемещает регулирующий орган. В крайних положениях
регулирующего органа, соответствующих полному открытию или за-
крытию, цепи управляющих катушек магнитного пускателя разры-
ваются конечными выключателями, встроенными в корпус колонки
и кинематически связанными с валом редуктора.
Предельный угол поворота выходного вала исполнительного
механизма составляет 90°.
Для уменьшения выбега выходного вала по инерции после
отключения электродвигателя исполнительные механизмы дистан-
ционного управления, помимо фрикционного тормоза, расположен-
ного на конце червячного вала первой ступени редуктора, снабжа-
ются электрическим конденсаторным тормозом: для серводвигателей
малой модели — типа ТЭК-30/60, а для серводвигателей большой
модели — типа ТЭК-60/150.
Все колонки дистанционного управления независимо от типа
снабжены маховиками ручного управления, которые позволяют вра-
щать вручную выходной вал редуктора и связанный с ним регули-
рующий орган.
Способ сочленения выходного вала механизма дистанционного
76
управления с регулирующим органом определяется в каждом кон-
кретном случае в зависимости от местных условий: конструкции
регулирующего органа, его местоположения и т. п. Обычно для
этой цели используются металлические тяги, штанги или стальные
тросы. Это дает возможность дистанционно управлять и такими
регулирующими органами, непосредственный доступ к которым за-
труднен.
Механизмы дистанционного управления типа КДУ предназна-
чены для работы в закрытом помещении при температуре окру-
жающего воздуха от 0 до +50° С и его относительной влажности
до 80%.
Питание колонок осуществляется переменным током промыш-
ленной частоты напряжением 220/380 в. Модификации существую-
щих в настоящее время колонок дистанционного управления при-
ведены в табл. 5.
Таблица 5
Кологки	Характеристика	Тип серво- двигателя
КДУ-1	С концевыми выключателями	РМ, РМБ РБ, РБЛ
КДУ-1/П	С концевыми и путевыми выключателями	РМ, РМБ РБ, РБЛ
КДУ-И/П	С концевыми и путевыми выключателями и индукционным датчиком	РМ, РМБ РБ, РБЛ
КДУ-1/ПС	С концевыми и путевыми выключателями, не имеющими между собой электрической связи	РМ, РМБ РБ, РБЛ
кду-п/пс	С концевыми и путевыми выключателями, не имеющими между собой электрической связи, и с индукционным датчиком	РМ, РМБ РБ, РБЛ
.кду-п/пл	С концевыми и путевыми выключателями и индукционным датчиком с настройкой „люфта“ плунжера датчика от 0 до 100%	РМ, РМБ РБ, РБЛ
На рис. 38 представлен общий вид колонки типа КДУ-П/П со
снятой крышкой.
На рис. 39 приведены схемы внутренних соединений колонок
дистанционного управления различных модификаций. Имеющиеся
в некоторых модификациях КДУ помимо концевых путевые выклю-
чатели позволяют разрывать цепь питания катушек реверсивного
магнитного пускателя в задаваемых предварительной настройкой
промежуточных положениях регулирующего органа, ограничивая
тем самым зону действия исполнительного механизма при работе
регулятора.
Рассмотрим основные элементы исполнительных механизмов
типа КДУ.
Используемые в механизмах дистанционного управления серво-
двигатели (табл. 6) имеют несколько типоразмеров, отличающихся
друг от друга мощностью электродвигателя, величиной крутящего
момента на выходном валу, скоростью вращения выходного вала,
габаритными размерами и весом.
77
Серводвигатели малой модели РМ и большой модели РЁ пред-
ставляют собой трехфазный асинхронный электродвигатель с корот-
козамкнутым ротором с двухступенчатым червячным редуктором.
Редуктор каждого из этих серводвигателей состоит из двух червяч-
ных пар с передаточным числом 70 в первой паре и 40 во второй,
т. е. общее передаточное число редуктора равно 2 800.
Рис. 38. Общий вид колонки дистанционного управления типа
КДУ-Н/П (с открытой крышкой).
1 — индукционный датчик положения; 2 — панель; 3 — конечный выключатель;
4 — рычаг индукционного датчика; 5 — ползун; 6 — рычаг; 7 — регулировочная
головка; 8 — плунжер датчика; 9 — игла; /0 — стопорный винт; // — путевой
выключатель; 12 — выключающая тяга; 13 — регулирующий винт; /“/ — гайка;
15 — движок реостатного датчика; 16 — добавочное сопротивление; 17 — ниж-
ний хомутик; 18 — реостатный датчик положения; 19 — панель зажимов.
Быстроходный серводвигатель малой модели типа РМБ имеет
редуктор с общим передаточным числом 1 400. В результате ско-
рость вращения выходного вала такого серводвигателя вдвое
больше.
Более мощные серводвигатели РБ-2.00 и РБ-400 (рис. 40) пред-
ставляют собой устройства, состоящие из двухступенчатого червяч-
ного и цилиндрического редукторов. Последний еще именуется ци-
линдрической приставкой (ПКЦ). Редуктор и приставка, соединен-
ные эластичной муфтой, монтируются на общей раме и приводятся
в движение трехфазным асинхронным электродвигателем с коротко-
замкнутым ротором. Общее передаточное число редукторов этих
серводвигателей равно 5 600.
78
Электрические конденсаторные тормозы представляют собой
емкостные сопротивления, подключаемые к обмоткам электродвига-
телей механизмов дистанционного управления через размыкающие
блок-контакты реверсивного магнитного пускателя.
Рис. 39. Схема внутренних электрических соединений колонок дистан-
ционного управления.
а — КДУ-1; б — КДУ-1/П; в — КДУ-1/ПС; г — КДУ-П/П; Д’—конечный выклю-
чатель; Z7 — путевой выключатель; R — реостатный датчик перемещения;
ДП — индукционный датчик перемещения.
Тормоз типа ТЭК-30/60, состоящий из двух электролитических
конденсаторов емкостью 30 мкф каждый на номинальное напряже-
ние 300 в, предназначен для уменьшения выбега вала серводвига-
телей типов РМ и РМБ, снабженных электродвигателями мощ-
ностью 0,27 кет.
Тормоз типа ТЭК-60/150 состоит из «пяти таких же конденсато-
ров и предназначен для уменьшения выбега вала серводвигателей
79
•00
<О
Наименование параметров
Максимальный крутящий момент на выход-
ном валу, кгс-м...........................
Время поворота выходного вала на 90°,
сек.......................................
•Скорость вращения выходного вала, об/ман
Наибольший допустимый угол выбега выход-
ного вала (при наличии электрического
и механического тормозов), град . . . .
Тип электродвигателя.....................
Номинальная мощность электродвигателя,
кет.......................................
Напряжение питания, в....................
Габаритные размеры (см. рис. 40):
А..................................
Б..................................
В..................................
Таблица 6
PAA	РМБ	РБ, РБЛ	РБ-200	РБ-400
25	25	100	200	400
30	15	30	60	60
0,5	1,0	0,5	0,25	0,25
0,8	0,8	1,0	1,0	1,0
АОЛ-21-4	АОЛ-21-4	АОЛ-22-4	АОЛ-22-4	АОЛ-22-4
0,27	1 0,27.	1 0,4	0,4	1,0
380/220 '	380/220	380/220	380/220	380/220
517	517	661	1 221	1 319
315	315	440	625	765
461 I	461 i	680	510	580
Рис 53
Рычаг условно
повернут на 90°
Д ~
а)
6)
Рис. 40. Основные размеры серводвигателей (см. табл. 6).
а — типов РМ, РМБ, РБ и РБЛ; б — типов РМ-200 и РМ-400.
6-1258	81
типов РБ, РБ-200 и РБ-400 с мощностью электродвигателя до
1 кет.
Общая величина емкости тормоза зависит от схемы соединения
его отдельных конденсаторов и определяется способом соединения
обмоток электродвигателя (табл. 7).
Таблица 7
Тип серводвигателя	Тип тормоза	Емкость, мкф, при соединении обмоток электродвигателя	
		в звезду |	| в треугольник
РМ, РМБ	ТЭК-30/60	30	60
РБ, РБ-200, РБ-400	 ТЭК-60/150	60	150
Конструктивно электрические тормозы выполняются в виде ме-
таллического цилиндра с глухой крышкой. Внутри этого цилиндра
размещаются конденсаторы и панель зажимов для присоединения
кабеля. Устанавливаются тормозы обычно на вертикальную стенку
вблизи магнитного пускателя.
Реверсивный магнитный пускатель типа МКР-0-58 предназначен
для управления трехфазными короткозамкнутыми электродвигате-
лями исполнительных механизмов дистанционного управления на-
пряжением 220/380 в и мощностью до 1 кет при числе включений
не более 300 в час. Втягивающие катушки магнитных пускателей
рассчитаны на напряжение 220 в переменного тока при работе
в схемах дистанционного управления и на напряжение 24 в по-
стоянного тока при работе от автоматического электронного регу-
лятора.
Магнитный пускатель имеет устройство механической блокиров-
ки, исключающее возможность одновременного включения обеих
групп силовых контактов пускателя.
Указатель положения выходного вала серводвигателя представ-
ляет собой показывающий магнитоэлектрический вольтметр типа
УП (М5-24) в круглом корпусе, приспособленном для монтажа на
щитах управления.
Шкала прибора градуирована в процентах: 0—100.
На рис. 41 в качестве примера использования в системе авто-
матического регулирования приведена схема соединения исполни-
тельного механизма КДУ-П/П с электронным регулирующим прибо-
ром импульсного действия с контактным выходом типа РПИК-И1.
Электрические сигналы от первичных приборов, снабженных
индукционными датчиками, поступают в измерительное устройство
регулирующего прибора, где происходит их суммирование и сравне-
ние с заданной величиной, определяемой положением рукоятки
реостата-задатчика /?3д, смонтированного в отдельном корпусе.
В равновесном состоянии, когда значение регулируемой величины
равно заданному, напряжение на выходе измерительного устрой-
ства (зажимы 24, 25) равно нулю. При отклонении регулируемой
величины от заданного значения на выходе измерительного устрой-
ства появляется напряжение, величина которого пропорциональна
этому отклонению, а фаза определяется его знаком.
82
•3808

Индукционнь/е cf ат чиха
лервичныт л поборов
Рис. 41. Схема автоматического регулирования?
с применением регулирующего прибора РПИК-Ш
и исполнительного механизма КДУ-П/П.
Ьыход измерительного устройства регулятора соединен Со вхо-
дом двухкаскадного электронного фазочувствитсльного усилителя
(зажимы 24, 25 с зажимами 14, 15).
В электронном усилителе сигнал от измерительного устройства
усиливается и преобразуется в импульсы, управляющие через кон-
такты выходных реле 1Р и 2Р (зажимы 7, 8, и 9) реверсивным
магнитным пускателем (пусковым устройством исполнительного ме-
ханизма).
В целом работа схемы состоит в следующем. При заданном
значении регулируемой величины усилитель регулирующего прибо-
ра сбалансирован, ни одна из катушек магнитного пускателя не
обтекается током, его силовые контакты разомкнуты и электродви-
гатель исполнительного механизма неподвижен.
При отклонении регулируемой величины от заданного значения
за пределы зоны нечувствительности регулятора нарушается ба-
ланс усилителя регулирующего прибора, одна из катушек магнит-
ного пускателя ПММ или ПМБ получает питание, в результате
чего пускатель срабатывает и включает электродвигатель исполни-
тельного механизма, который начинает перемещать регулирующий
орган в направлении восстановления заданного значения регулируе-
мой величины.
Одновременно с включением магнитного пускателя подается
импульс на устройство инерционной упругой обратной связи, имею-
щееся в электронном регулирующем приборе. В тот момент, когда
воздействие устройства обратной связи уравновесит воздействие
внешнего сигнала, поступающего от датчиков, восстановится баланс
усилителя и электродвигатель остановится. Периодические включе-
ния электродвигателя будут происходить до тех пор, пока значение
регулируемой величины не станет равным заданному.
Имеющиеся в регулирующем приборе индикаторные лампы 1Л
и 2Л служат для визуального наблюдения за работой регулятора.
Включение той или другой лампы происходит одновременно с пода-
чей соответствующего командного импульса на включение исполни-
тельного механизма.
Для ограничения хода исполнительного механизма при дости-
жении регулирующим органом конечного положения полного откры-
тия или закрытия используются путевые (ВПМ и ВПБ) и конечные
(ВКМ и ВКБ) выключатели. Для уменьшения угла выбега испол-
нительного механизма после отключения его электродвигателя от
сети параллельно одной из фаз обмотки статора этого двигателя
через замыкающие блок-контакты ПМБ и ПММ магнитного пуска-
теля включается электрический конденсаторный тормоз ТЭК.
Дистанционный контроль степени открытия или закрытия регу-
лирующего органа производится с помощью указателя положения
УП (магнитоэлектрический вольтметр со шкалой 0—100%). Пол-
зунок реостата 1R указателя положения соединен с выходным валом
исполнительного механизма, так что его перемещение пропорцио-
нально углу поворота выходного вала.
Так же как и в ранее рассмотренных схемах, комбинированный
переключатель ПКУ позволяет помимо автоматического производить
ручное дистанционное управление исполнительным механизмом.
Глава третья
БЕСКОНТАКТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
МЕХАНИЗМЫ ПОСТОЯННОЙ СКОРОСТИ
10.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Задача повышения эксплуатационной надежности систем авто-
матического регулирования не может быть полностью решена при
сохранении в своей основе принципа контактного управления
исполнительным устройством. Основной причиной отказов в работе
электрических исполнительных механизмов с контактным управле-
нием являются те или иные виды отказов в срабатывании их кон-
тактных управляющих устройств. Как уже отмечалось, это связано
с тем, что большую часть своего рабочего времени исполнительные
механизмы находятся в переходных режимах, в течение которых
нагрузки именно на управляющие устройства оказываются наиболее
критическими. Процесс управления исполнительным устройством
часто связан с большим числом пусков и остановок или изме-
нений величины и знака управляющего сигнала. Так, в системе
автоматического регулирования с импульсным управлением необхо-
димо обеспечение очень большого (до 5 млн.) числа срабатываний
элементов управления за период между их профилактическими
осмотрами и до 20 млн. срабатываний за период гарантийного без-
ремонтного срока службы исполнительных устройств. При наличии
контактного управления эти требования оказываются почти невы-
полнимыми. Условия работы этих устройств ухудшаются еще и
тем, что длительность управляющего импульса в некоторых режимах
настройки регулирующего прибора оказывается соизмеримой или
равной времени срабатывания самого силового контактного пуско-
вого устройства.
В этих условиях подгорание контактов или залипание подвиж-
ных систем становится обычным явлением, и только ценой очень
больших затрат от применения специальных устройств, конструкций
и материалов удается уменьшить, но не исключить эти явления.
В связи с этим в основу высоконадежных исполнительных механиз-
мов современных систем регулирования была положена их бескон-
тактность. В настоящее время на многих предприятиях страны ра-
ботают системы регулирования, в которых использованы бескон-
тактные исполнительные устройства, и уже накоплен некоторый
опыт их создания и эксплуатации.
Основными звеньями электромеханических исполнительных
устройств, по каналам которых проходит командный сигнал, явля-
ются электрический усилитель мощности, электродвигатель и меха-
нический редуктор. К ним добавляются еще устройства, осущест-
ви
вляющие Иногда обратную связь по Положению выходного орга-
на исполнительного механизма с регулирующим прибором.
Полностью бесконтактным или вообще бесконтактным электромеха-
ническим может быть названо только такое исполнительное устрой-
ство, все перечисленные звенья которого не содержат в электриче-
ских цепях размыкаемых или скользящих контактов.
В качестве достаточно надежных бесконтактных усилителей
мощности могут быть применены полупроводниковые или магнит-
ные усилители. Большой надежностью и стабильностью характери-
стик обладают магнитные усилители. Силовые полупроводниковые
приборы дороги и недостаточно проверены в длительной эксплуата-
ции в условиях работы систем регулирования. Промышленные
управляющие усилители на основе полупроводниковых элементов
и прежде всего управляемых кремниевых вентилей находятся в ста-
дии разработки и освоения. В настоящее же время основным типом
усилителя в диапазоне мощностей приводов, используемых в испол-
нительных механизмах, можно считать магнитный усилитель.
Основным элементом электрического исполнительного механиз-
ма является электродвигатель, управляемый от бесконтактного уси-
лителя, имеющего ограниченную мощность. Эти два звена в цепи
регулирования — усилитель и электродвигатель, обладая при исполь-
зовании магнитных усилителей высокой надежностью, затрудняют
получение хороших динамических свойств механизма.
Динамические свойства электродвигателя зависят в конечном
итоге от его добротности. Высоконадежные же магнитные усилители
имеют достаточно хорошие динамические свойства только при на-
личии не очень большого коэффициента усиления.
В результате этого становится желательным обеспечение в ме-
ханизме минимальной массы движущихся частей, приведенной
к валу электродвигателя, при одновременном снижении мощности
управления, потребляемой электродвигателем.
Для обеспечения ряда таких дополнительных требований
к исполнительному механизму, как малая величина выбега, гаран-
тированное и в условиях работы при вибрации самотормо-
жение его со стороны выходного вала или штока, часто использу-
ется тормозное устройство. Но следует учесть, что механическая ха-
рактеристика и настройка тормоза в значительной степени влияют
на регулировочные характеристики исполнительного механизма и
вместе с тем могут привести к увеличению его постоянной времени.
Это обстоятельство особенно важно учитывать в системах регулиро-
вания, где сумма постоянных времени разгона и торможения элек-
тродвигателя обусловливает ту минимальную продолжительность
импульса, которая нормально отрабатывается исполнительным ме-
ханизмом и обеспечивает минимальную величину перемещения ре-
гулирующего органа, что в конечном счете определяет точность си- .
стемы регулирования.
Существенный элемент ненадежности в исполнительный меха- ;
низм вносят конечные выключатели, поэтому применение их в бе- •
сконтактном механизме в основной рабочей цепи не может быть ।
приемлемым. В бесконтактном исполнительном механизме для ]
ограничения крайних положений выходного органа могут приме- I
няться бесконтактные выключатели или механические упоры. В по- j
следнем случае вся силовая передача редуктора, электродвигатель ]
и магнитный усилитель должны допускать возможность длительной •
работы «на упор», т. е. исполнительный механизм должен нормально
86
выдерживать и такой режим, когда на него поданы полное напря-
жение питания -и управления, а скорость вращения электродвигателя
равна нулю.
Исполнительный механизм обычно снабжается рядом таких
дополнительных устройств, как органы ручного управления, датчик
для дистанционного указателя положения, местный указатель по-
ложения. В целом все виды механизмов имеют некоторые общие
функциональные узлы, которые иногда конструктивно выделяются
в отдельные модули, унифицированные для всех типов исполнитель-
ных механизмов.
При оценке исполнительного механизма весьма существенным
является вопрос о мощности электродвигателя, установленного
в механизме. Уменьшение необходимой мощности электродвигателя
упрощает конструкцию усилителя, двигателя, тормоза и механизма
в целом и при обеспечении достаточной кратности пускового момен-
та приводит к значительному улучшению динамических характе-
ристик системы.
Вместе с тем следует учитывать еще широкое применение при
автоматизации непрерывных технологических процессов регули-
рующей аппаратуры, использующей контактное управление испол-
нительными механизмами. В связи с этим важным параметром
бесконтактного электрического исполнительного механизма является
его универсальность по типу управления, т. е. возможность управ-
ления им с помощью контактных пусковых устройств.
Основные параметры, технические характеристики и условия
эксплуатации бесконтактных электрических исполнительных меха-
низмов общепромышленного назначения соответствуют ГОСТ 7192-62.
11.	ЭЛЕМЕНТЫ БЕСКОНТАКТНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
МЕХАНИЗМОВ
Электродвигатели
В электрических наполнительных механизмах постоянной скоро-
сти до сих пор в основном применялись асинхронные электродвига-
тели с короткозамкнутым ротором обычно серии АОЛ, что обуслов-
ливалось их относительной простотой и высокой надежностью. Пита-
ние двигателей осуществлялось от стандартной сети трехфазного
переменного тока. И только в некоторых типах механизмов в каче-
стве привода использовались конденсаторные двигатели с питанием
от однофазной сети, причем ряд механизмов снабжался малоинер-
циоппым двигателем типа АДП-362 с ротором в виде тонкостен-
ного алюминиевого стакана.
Однако в процессе разработки и создания новых высокона-
дежных бесконтактных исполнительных механизмов было обнаруже-
но, что стандартные асинхронные электродвигатели с короткоза-
мкнутым ротором обладают рядом таких свойств, которые препятст-
вуют их применению в новых механизмах. К этим нежелательным
свойствам можно отнести:
большую инерционность ротора;
87
большие пусковые токи;
ограниченную допустимую частоту включения;
недостаточный общий ресурс работы;
неприспособленность к работе с нулевой скоростью выходного
вала, т. е. в режиме короткого замыкания или стопорном режиме
((работа на упор).
Две первые из перечисленных особенностей не свойственны дви-
гателям типа АДП-362, что и явилось причиной того, что первые
бесконтактные механизмы были созданы на базе именно этого
.двигателя (МЭК-10Б-120, ИМ-2Б, МЭК-25Б). Но технические ха-
рактеристики механизмов с двигателем АДП-362 оказались довольно
.низкими из-за недостаточной его мощности, «мягкости» механиче-
ской характеристики, вызывающей значительные отклонения скоро-
сти (перемещения выходного органа при изменении условий работы,
•а также нестандартного напряжения питания. В связи с этим для
исполнительных механизмов постоянной скорости была создана
специальная серия однофазных асинхронных конденсаторных мало-
инерционных двигателей типа ДАУ (двигатель асинхронный с рабо-
той на упор).
При выборе оптимального типа двигателя предпочтение было
отдано конденсаторному двигателю с постоянно включенной
емкостью и питанием от однофазной сети переменного тока напря-
женем 220 в. Однофазное питание двигателя не только упростило
коммутацию электрических цепей и уменьшило число управляющих
элементов, но и исключило необходимость применения защиты элек-
тродвигателя при исчезновении напряжения в одной из фаз, что
требуется при трехфазном питании.
Возможность перераспределения общей потребляемой двига-
телем мощности между обмотками возбуждения и управления об-
легчала создание быстродействующих магнитных усилителей при
управлении одной обмоткой.
Исполнительные механизмы приобрели качественно новые свой-
ства при применении в них двигателя, способного работать в режи-
ме короткого замыкания, так как этот режим для двигателя бес-
контактного исполнительного механизма является одним из рабочих
режимов. В этом случае отсутствует опасность перегрузки двига-
теля, а с исполнительного механизма снимаются всякие ограничения
по числу и продолжительности включений, что особенно важно для
импульсной системы регулирования, где в некоторых случаях воз-
можно возникновение такого явления, когда механизм будет нахо-
диться в режиме частого непрерывного реверса. Кроме того, меха-
низм не выходит из строя при заклинивании регулирующих органов
в средних положениях, в нем отсутствуют конечные выключатели,
роль которых выполняют механические упоры, воздействующие на
выходной орган, или сами регулирующие органы.
Для обеспечения хороших динамических свойств исполнительных
механизмов в двигателях ДАУ отношение пускового момента к мо-
менту инерции ротора, характеризующее начальное теоретическое
ускорение при пуске, принято не менее 6 000 сект2.
Необходимая стабильность скорости перемещения выходного
органа механизма при изменении внешних условий определяется
«жесткостью» механической характеристики двигателя на рабочем
ее участке.
Специфичные условия работы двигателя в бесконтактном меха-
низме состоят в том, что здесь не могут быть применены ни дви-
33
£атёли с большой жесткостью характеристики на рабочем участке и
неустойчивым участком при больших скольжениях, пи двигатели
с «мягкой» характеристикой и большой величиной пускового мо-
мента с недоиспользованием их по мощности. Как первый, так и
>второй варианты приводят к увеличению габаритов двигателя и ре-
дуктора из-за необходимости обеспечения допустимого перегрева и
механической прочности в стопорном режиме работы механизма.
Компромиссной, удовлетворяющей и тому и другому условию1
является механическая характеристика двигателя с номинальным
скольжением, равным 20%. При этом обеспечиваются приемлемые
соотношения поминального и пускового моментов и в большинстве
случаев отсутствует неустойчивый участок характеристики. Возни-
кающая из-за большого скольжения нестабильность скорости выход-
ного органа с учетом реальных изменений параметров настройки
регуляторов в процессе эксплуатации, нелинейности характеристик
регулирующих органов и преобладающего влияния динамической
погрешности механизма не вызывет заметного ухудшения качества
регулирования.
Необходимость уменьшения потребляемой двигателем мощности
в режиме короткого замыкания становится почти основным требо-
ванием при выборе двигателя. Этому требованию более всего соот-
ветствует характеристика с критическим скольжением, равным еди-
нице, т. е. когда максимальный момент двигателя равен пусковому.
Появляющийся при этом самоход двигателя в большинстве
случаев не опасен для механизмов постоянной скорости, имеющих
тормозное устройство; кроме того, самоход может быть исключен
также и схемой управления. В двигателях типа ДАУ критическое
скольжение принято близким к единице с возможным некоторым
сдвигом в сторону номинального режима.
Пригодность к работе в режиме короткого замыкания и обеспе-
чение необходимой добротности определили и конструкцию двига-
телей. Двигатели мощностью до 10 вт имеют короткозамкнутый ро-
тор в (виде беличьей клетки, уменьшенный в диаметре и удлиненный.
Двигатели мощностью 25 вт и более имеют ротор, выполненный
в виде полого тонкостенного алюминиевого стакана. Двигатели
мощностью до 25 вт имеют закрытый необдуваемый корпус без ре-
бер, двигатели большей мощности — закрытое обдуваемое исполне-
ние. Для привода вентилятора в этих двигателях имеется второй
вспомогательный ротор, выполненный в виде беличьей клетки и по-
мещенный в одну расточку статора соосно с основным ротором.
В некоторых типах двигателя вентилятор вообще вступает в работу
только при выходе на упор рабочего вала двигателя. На рис. 42
представлена конструкция и механические характеристики двигателя
типа ДАУ мощностью 63 вт (ДАУ-63), являющиеся типичными для
всей серии. Пунктиром показана моментная характеристика при вы-
ходе двигателя на упор (стопорный режим).
Технические данные электродвигателей серии ДАУ даны в при-
ложении 2 (табл. 18).
Усилители
Усилители служат для усиления мощности, поступающей от
регулирующего прибора либо другого управляющего устройства, до
уровня, достаточного для управления исполнительным механизмом.
89
Электрические исполнительные усилители обычно нё вкоДЯТ б со-
став самих исполнительных механизмов, но должны рассматриваться
совместно с ними.

В системах регулирования
обычно применяются электронные,
полупроводниковые и магнитные
усилители.
В силу (недостаточной надеж-
ности и малого ерока службы элек-
тронные усилители в настоящее
время в новых конструкциях за-
меняются полупроводниковыми и
магнитными усилителями. Наибо-
лее широкое применение для
управления электродвигателями в
различных схемах автоматики по-
лучили магнитные усилители, об-
ладающие целым рядом преиму-
Рис. 42. Однофазный асинхрон-
ный конденсаторный малоипер-
ционный электродвигатель
ДАУ-63.
а — конструкция; б — механические
характеристики.
ществ по сравнению с другими ти-
пами усилителей. Сюда можно от-
нести: высокую надежность, боль-
шой срок службы, механическую
прочность, относительно невысо-
кую стоимость и т. п.
Недостатком магнитных усили-
телей является их относительно
большая инерционность, особенно
ления, что весьма
низмами постоянной
при большом коэффициенте уси-
существеино для усилителей, управляющих меха-
скорости, работающими в релейном режиме. Но
90
Рис. 43. Схемы магнитных усилителей.
а — двухтактная мостовая; б — трансформаторная; в — дифференциальная
с питающим трансформатором; г — дифференциальная с выходным трансфор-
матором; д — с двумя однотактными усилителями; и — напряжение питания;
—обмотка управления; — рабочая обмотка; — первичная обмотка;
шсм —обмотка смещения; Тр — трансформатор; С — фазосдвигающий кон-
денсатор; уу, у'у' и ее —обмотки управления я возбуждения влектродви*
гателя.
91
в диапазоне мощностей, необходимых для привода исполнительных
механизмов в системах автоматического регулирования, магнитные
усилители могут обеспечивать вполне удовлетворительные динами-
ческие характеристики.
Для управления электродвигателями исполнительных механиз-
мов используются различные схемы включения магнитных усилите-
лей. Некоторые ив них приведены на рис. 43.
Обычно предпочтение отдается схемам, показанным на
рис. 43,а, д. Основные преимущества первой схемы состоят в том,
что здесь осуществляется управление только одной обмоткой дви-
гателя, возможно простое осуществление внутренней обратной свя-
зи, на выходе усилителя может быть получено как стандартное, так
и любое другое напряжение, согласующееся с нагрузкой, возможно
управление электромагнитом тормоза, работающего по напряже-
нию, а также улучшаются динамические свойства усилителя на
подъеме выходного сигнала за счет режима его настройки. При
этом более целесообразно применение усилителя с выходным транс-
форматором, который при этом не только имеет меньшие габариты,
но и способствует торможению двигателя при выбеге за счет зако-
рачивания его обмотки управления.
Более простым и малогабаритным является усилитель, состоя-
щий из двух однотактных усилителей. Подобный усилитель может
найти применение при больших выходных мощностях наряду с мо-
стовым усилителем. Особенностью однотактного усилителя является
то, что он управляет сразу двумя обмотками двигателя, что приво-
92
дит к увеличению мощности усилителя и вместе с тем ухудшает
работу тормоза как за счет квадратичного закона 'нарастания на-
пряжения управления, так и за счет необходимости применения
электромагнита (Постоянного тока, что значительно снижает каче-
ство работы механизма. Кроме того, управление двигателем осу-
ществляется нестандартным напряжением. Положительным в этой
схеме является то, что в отличие от дифференциального усилителя
при отсутствии сигнала управления здесь снимается напряжение
с обеих обмотик двигателя.
В основу серии усилителей типа УМД (приложение 2, табл. 19)
для бесконтактного управления исполнительными механизмами
б)
схемы магнитных усилителей,
б — типа УМД-Б.
93
с электродвигателями типа ДАУ положена дифференциальная схе-
ма с выходным трансформатором. Усилители имеют три исполне-
ния: УМД, УМД-А и УМД-Б.
Усилители типа УМД и УМД-А рассчитаны для работы с ре-
гулирующими приборами с номинальной величиной управляющего
сигнала 24±0,5 в и имеют активное сопротивление входной цепи
УМД 80 ом, а УМД-А—160 ом. Характерной особенностью усили-
телей типа УМД-Б является использование в качестве источника
управляющего сигнала внутреннего источника постоянного тока,
цепь которого замыкается на обмотки управления усилителя с по-
мощью бесконтактных ключей, помещенных внутри регулирующего
прибора.
Такое решение позволило улучшить динамические свойства уси-
лителя за счет возможности установки для каждого типоразмера
усилителя своего уровня управляющего сигнала и исключило необ-
ходимость в питании регулирующего прибора от стабилизирован-
ного источника.
Управление усилителями осуществляется от регулирующих при-
боров по трехпроводной схеме. Усилители типа УМД рассчитаны на
работу с регулирующими приборами типа РПИБ, УМД-А с РП-1,
а УМД-Б с РП-2 и ВФЗР. Принципиальные электрические схемы
усилителей представлены на рис. 44.
Усилители осуществляют управление одной обмоткой электро-
двигателя и состоят из двух однотактных усилителей, включенных
по дифференциальной схеме, с внутренней обратной связью и с вы-
ходным автотрансформатором, что обеспечивает получение как на
входе, так и на выходе стандартной величины напряжения 220 в.
Основным элементом усилителей являются сердечники, на которые
намотаны рабочая обмотка, обмотка смещения и две обмотки
управления.
В цепи рабочих обмоток включены диоды Д3—Де, с помощью
которых осуществляется положительная обратная связь. Усилите-
ли настроены на режим, в котором при отсутствии сигнала управ-
ления в рабочих обмотках протекают равные токи и, вычитаясь
в автотрансформаторе, не создают на выходе усилителя напряже- >
ния. При .подаче сигнала в одну из обмоток управления ток в об-
мотках одной пары сердечников увеличивается, а в другой — умень- j
шается> что вызывает появление на выходе усилителя переменного
напряжения. При подаче сигнала в другую обмотку управления вы-
ходное напряжение меняет фазу на 180°.
Для выбора оптимальных значений начальных токов в рабочих
обмотках, равных половине максимальных значений токов, приме-
няется начальное смещение постоянным током, который подается
в обмотки смещения от источника питания Тр2 через двухполупе-
риодный выпрямитель Д\ и Д2 и регулируемые сопротивления
и Этот же источник питания служит для получения посто-
янного тока, используемого для управления усилителями УМД и
УМД-А при ручном дистанционном управлении исполнительным
.механизмом, а для усилителя УМД-Б и при управлении от регули-
рующего прибора.
Для улучшения динамических свойств усилителя в цепи рабо-
чих обмоток введены конденсаторы Сх и С2, а в некоторых случаях,
кроме того, и форсирующие сопротивления Де и Д?. Эти же кон-
денсаторы способствуют уменьшению наводок на входе и остаточ-
ного напряжения на выходе усилителей.
94
Для согласования входных цепей усилителей с вЫХодйыми це-
пями регулирующего прибора в цепи управления усилителей УМД
и УМД-А включены сопротивления l/?3 и Т?4, а в усилителях
УМД-Б — также диоды Д7, Дз и конденсаторы С3, С4.
Дальнейшее совершенствование управляющих усилителей, улуч-
шение их быстродействия и уменьшение веса в настоящее время
идет в направлении создания усилителей мощности на кремниевых
управляемых вентилях.
Тормозные устройства
Тормозные устройства в электрических исполнительных меха-
низмах служат для ограничения величины выбега выходного органа
при исчезновении управляющего сигнала, обеспечения .гарантиро-
ванной статической устойчивости механизма под действием неурав-
новешенной нагрузки на выходном органе, получения устойчивости
бесконтактно управляемого механизма против самохода при малой
нагрузке или ее отсутствии за счет тока холостого хода управляю-
щего устройства.
Обычно тормоз отсутствует только в исполнительных механиз-
мах, используемых в качестве электропривода. Все же электриче-
ские исполнительные механизмы, применяемые в системах автома-
тического регулирования и управления, как правило, снабжены
электрическим тормозом. Чаще всего применяются электромагнит-
ные фрикционные тормозные устройства, реже — устройства дина-
мического торможения двигателя в сочетании с самотормозящимся
редуктором. В некоторых исполнительных механизмах роль тор-
мозного элемента выполняет перемещающийся в осевом направлении
ротор двигателя или второй вспомогательный ротор.
Наличие того или иного электрического тормоза влияет на ста-
тические и особенно на динамические характеристики исполнитель-
ного механизма, а также предъявляет определенные требования
к схеме управления этим механизмом. Момент срабатывания тор-
моза определяется его настройкой и величинами подаваемых на-
пряжений или токов, которые в значительной мере зависят от усло-
вий появления и снятия нагрузки, ее направления, внутренних
свойств двигателя и управляющего устройства. Все эти факторы
всегда и каждый раз по-новому приводят к изменениям- в работе
тормоза, особенно в переходных режимах работы механизма, и
соответственно в отработке механизмом управляющего сигнала. Наи-
более резко это явление выражено в бесконтактных механизмах.
Кроме того, тормоз является регулируемым и изнашиваемым эле-
ментом, требующим определенного обслуживания.
Высокая эксплуатационная надежность при большом числе
включений, большое быстродействие, необходимость простой и точ-
ной настройки, работоспособность при любом расположении в про-
странстве— таковы основные характерные особенности работы тор-
моза в исполнительном механизме. Наличие этих особенностей по-
требовало создания специальных конструкций тормозных
устройств.
В исполнительных механизмах бесконтактной серии МЭО ис-
пользованы тормозные устройства, в которых две части электромаг-
нита размещены на двух рычагах 1 и 2, качающихся вокруг одной
оси, укрепленной на корпусе редуктора (рис. 45,а). Подвижный
конец рычага 2 с магнитопроводом 3 опирается на амортизацион-
95
Рис. 45. Тормозные устройства бесконтактных исполнительных меха-
низмов постоянной скорости.
а — электромагнитный тормоз; б — моментный тормоз.
96
ную пружину 4, поджимающую его к гайке 5, регулировкой которой
устанавливается начальный воздушный зазор в электромагните.
Подвижный конец рычага 1 с якорем 6 опирается на рабочую пру-
жину 7, поджимающую тормозную колодку 8, укрепленную на этом
же рычаге, к тормозному шкиву 9 редуктора. Усилие рабочей пру-
жины 7 регулируется гайкой 10. Удовлетворительные качества опи-
санного тормоза обусловлены простотой и независимостью регули-
ровки тормозного усилия и начального воздушного зазора.
В исполнительном механизме при относительно медленном воз-
растании управляющего сигнала (тока или напряжения) происхо-
дит уменьшение тормозного момента тормоза при неизменном по-
ложении тормозной колодки и вместе с тем нарастает движущий
момент двигателя. На каком-то уровне сигнала £7упр начинается
проскальзывание, а затем и свободное вращение тормозного шкива
под действием результирующего крутящего момента двигателя и
момента нагрузки. При этом в механизмах с несамотормозящимся
редуктором некоторые сочетания характеристик двигателя, тормоза
и нагрузки на выходном органе могут привести к тому, что перво-
начальное движение механизма может произойти как в направлении
крутящего момента двигателя, так и в направлении активного мо-
мента нагрузки.
При их взаимно противоположных направлениях это явление
может привести к потере управляемости механизмом. Следователь-
но, характеристика и настройка тормоза должны гарантировать
удержание активной нагрузки на выходном органе в течение пере-
ходного процесса при трогании исполнительного механизма. На-
стройка тормоза характеризуется в этом случае уровнем сигнала
отпускания (70тп, который с нижней стороны ограничен указанным
выше требованием, а с верхней стороны — нижним предельным
уровнем установившегося сигнала управления на выходе из уси-
лителя i/упр.МИН*
При снятии сигнала управления происходит уменьшение кру-
тящего момента двигателя и на каком-то уровне сигнала управле-
ния t7Cp тормоз срабатывает. При этом снова необходимо, чтобы
тормоз начал обеспечивать удержание момента нагрузки прежде,
чем двигатель потеряет эту способность из-за уменьшения сигнала
управления ниже величины ^7удер, т. е. должны быть выдержаны
СООТНОШеНИЯ Uотп<^Упр.мин И £7ср> ^удер.макс*
Полученные соотношения налагают определенные ограничения
на характеристики и настройку управляющего усилителя, тормоза
и двигателя. Применительно к тормозу возникает необходимость
увеличения коэффициента возврата, определяемого отношением
^сР/<7 отп.
С этой точки зрения целесообразным является применение
в качестве привода тормоза электромагнита переменного тока, так
как на определенных участках рабочего хода он имеет меньшую за-
висимость усилия от величины зазора и допускает работу с боль-
шими зазорами. Вместе с тем такой тормоз не требует применения
выпрямительных устройств, снижающих надежность работы меха-
низма. Электромагнитный тормоз переменного тока способствует
также появлению эффекта электродинамического торможения за
счет закорачивания обмотки управления электродвигателя на об-
мотку электромагнита.
Однако такое включение тормоза целесообразно только в том
случае, когда сопротивление обмотки управления двигателя посто-
7—1258	97
яппб или изменяется мало во всех режимах работы механизма,
в противном случае из-за перераспределения токов между
двигателем и электромагнитом при управлении ими от источника
напряжения ограниченной мощности возможно многократное сра-
батывание.
Перечисленных недостатков лишен автоматический тормоз
нормально замкнутого типа, работа которого не зависит от вели-
чины и характера изменения сигнала управления, а определяется
только величиной крутящего момента на валу двигателя (момент-
ный тормоз).
На рис. 45,6 представлен тормоз такого типа, используемый
в новых бесконтактных исполнительных механизмах. Тормоз нахо-
дится в заторможенном состоянии при отсутствии момента на валу
двигателя. Диск 1 прижат пружиной 2 к неподвижному тормоз-
ному кольцу 3. При увеличении момента, воздействующего на
тормозную муфту, до определенной величины тормозной диск 1 на-
чинает вращаться, осуществляя притормаживание, которое умень-
шается с ростом передаваемого момента, необходимого для прео-
доления внешней нагрузки. Это происходит потому, что крутящий
момент от полумуфты 4, жестко соединенной с валом 5, воспри-
нимающим момент от двигателя, передается к диску 1 через косые
кулачки, между которыми для уменьшения трения помещены ша-
рики. Диск 1 по мере роста момента сжимает пружину и переме-
щается вдоль вала 5 постоянно передавая результирующий момент
к зубчатому колесу 6 через шлицевую либо кулачковую муфту,
Работа тормоза попутно приводит к получению большей стабиль-
ности статических характеристик исполнительного механизма, элек-
тродвигатель которого догружается тормозным моментом при ма-
лой величине внешней нагрузки. В зависимости от величины внеш-
ней нагрузки при определенной величине передаваемого момента
произойдет полное растормаживание исполнительного механизма,
а при уменьшении передаваемого момента тормозная муфта начнет
снова притормаживать до полной остановки механизма.
К недостаткам механического тормоза по сравнению с электро-
магнитным при близкой мощности можно отнести несколько боль-
шее запаздывание в срабатывании как при растормаживании, так
и при затормаживании, а также наличие добавочных механических
контактных пар. Однако опытная проверка подтверждает практи-
чески взаимное соответствие динамических свойств этих видов
тормозов. В то же время надежность и долговечность в связи
с большей плавностью работы, а также удобство настройки у меха-
нических тормозов выше, чем у электромагнитных тормозных
устройств.
Датчики обратной связи
В качестве датчиков обратной связи по положению выходного
органа в бесконтактных исполнительных механизмах используются
бесконтактные индукционные датчики, аналогичные применяемым
в механизмах МЭО-К, или ферродинамические датчики, выходным
сигналом которых является напряжение переменного тока. Сигнал
величиной до 1 в изменяется пропорционально углу поворота
(ходу) выходного органа исполнительного механизма.
98
Чаще всего в исполнительном механизме устанавливают два
одинаковых датчика, из которых один используется для осущест-
вления обратной связи по положению выходного органа с регули-
рующим прибором, второй — для дистанционного указания поло-
жения выходного органа. Класс точности самих датчиков-преобра-
зователей обычно 'бывает в пределах 0,5—1,5. Однако наличие до-
полнительных кинематических устройств понижает точность пока-
заний датчиков обратной связи в целом до 1,5—3%.
Указанные дополнительные кинематические устройства конст-
руктивно выполняются различно, но целью их является:
преобразование вращательного или поступательного движения
выходного органа механизма в поступательное или вращательное
движение чувствительного элемен-
та датчика;
возможность получения доста-
точного значения (обычно не менее
50% от полного значения) сигна-
ла датчика при работе механизма
в любом допустимом диапазоне на-
строек (от 100 до 20% хода);
защита датчика от поломки
в случае перемещения выходного
органа механизма за пределы
предварительной настройки на ве-
личину, допускаемую конструкцией
механизма.
В бесконтактных механизмах
для выполнения различных вспо-
могательных функций устанавли-
ваются конечные или путевые элек-
трические выключатели и переклю-
чатели. Нередко датчики обрат- рис. 46. Блок индукционных
ной связи и электрические выклю- датчиков и микропереключате-
чатели конструктивно объедини-	лей БДИ-G.
ют в один' узел, унифицирован-
ный для различных механизмов.
Таким унифицированным узлом, применяемым почти во всех типах
бесконтактных исполнительных механизмов, является блок БДИ-6,
представленный на рис. 46.
Блок БДИ-6 содержит два индукционных датчика и четыре
микропереключателя типа Д-713 с двумя независимыми цепями
каждый. Центральный вал блока соединяется с выходным валом
механизма с помощью уравнительной муфты, а кулачки, закреп-
ляемые на валу в необходимых положениях, вызывают срабаты-
вание микропереключателей с последующим удержанием их в этом
положении на угле поворота вала до 90° или 240°. Дифференциал
срабатывания микровыключателей, приведенный к валу блока дат-
чиков, не превышает 3°. Поворот вала блока датчиков вызывает
перемещение плунжеров датчиков с помощью кулачка с двумя
участками профиля по спирали Архимеда на углах в 90 и 240°.
В зависимости от настройки по одному из профилей обкатывается
ролик, поворачивающий рычаг, концы которого перемещают плун-
жеры датчиков.
На передней стенке БДИ-6 находятся шкала местного указа-
теля положения со стрелкой и флажки для указания пределов
7*
99
настройки механизма. Все контакты микровыключателей независи-
мо выводятся на зажимную колодку исполнительного механизма,
что допускает использование их по желанию потребителя.
На базе блока БДИ-6 выполнен и блок БДИ-6Л отличающийся
тем, что перемещение к плунжеру одного из датчиков от качающе-
гося рычага передается через люфтовюе устройство.
Принципиально аналогичен описанному 'блоку и узел обратной
связи с применением двух ферродинамических преобразователей —
датчиков, выпускаемых Харьковским заводом макшейдерских ин-
струментов. В некоторых случаях требуется на бесконтактные ис-
полнительные механизмы ставить контактные датчики обратной
связи. Для этих целей служит блок БДР-4, еще более близкий к бло-
ку БДИ-6, но содержащий четыре потенциометра по 120 ом: два
для работы с углом до 90° и два — углом до 240°. Если в БДИ-6
переход с одного рабочего диапазона на другой осуществляется
поворотом кулачка, то здесь это достигается поворотом оборки то-
косъемников и перенесением двух концов проводов -на клеммной
колодке БДР-4.
Здесь описаны устройства датчиков обратной связи, содержа-
щие более полное число функциональных элементов. В некоторых
типах исполнительных механизмов устройства обратной связи со-
держат меньшее число элементов. Заводами — изготовителями на-
мечается выпуск исполнительных механизмов также с датчиками
обратной связи по положению с выходными унифицированными
сигналами 5—0—5 ма.
Редукторы
Конструкция редуктора имеет большое значение для получе-
ния высоких технических и особенно эксплуатационных характе-
ристик исполнительного механизма. Все типы электродвигательных
исполнительных механизмов имеют редуктор, который должен
удовлетворять следующим требованиям:
большое передаточное отношение, обеспечивающее получение
необходимых скоростей перемещения выходного органа;
редуктор должен обеспечивать самоторможение, т. е. быть
устойчивым к воздействию активной нагрузки со стороны выход-
ного вала;
высокий к. п. д., что дает возможность использовать в испол-
нительном механизме электродвигатель, усилитель и тормоз мень-
шей мощности, а следовательно, и улучшить динамические свой-
ства механизма;
высокая надежность и долговечность;
малая инерционность передачи;
минимальные люфты выходного вала и датчика обратной свя-
зи по положению;
удобство осуществления ручного привода, минимальный вес
и габариты, удобство монтажа и настройки;
высокая технологичность конструкции и малая себестоимость.
Ни один из известных типов исполнительных механизмов не
имеет редуктора, в полной мере отвечающего указанным требова-
ниям. Исходя из характерных особенностей используемых зубча-
тых передач, все редукторы можно разделить на две группы:
а) с кинематическим самоторможением и низким к. п. д. и б) с не-
самотормозящейся передачей и высоким к. п. д.
100
f B 'первом случае редуктор содержит одну или две червячные
ступени, .в некоторых случаях с добавлением цилиндрической це-
г редачи. В механизмах с выходным штоком обычно применяется
; винтовая самотормозящаяся передача в комбинации с цилин,дриче-
г скими ступенями. До последнего времени редукторы такого типа
 имели преимущественное распространение, особенно в механизмах
J средней и большой мощности, так как они относительно просты,
; компактны и менее требовательны к тормозу. Необходимость
; установки двигателей большой мощности, а также ограниченная
; долговечность передачи, чувствительность ее к. п. д. к изменениям
f температуры и ухудшенные пусковые свойства ограничивали воз-
можности применения самотормозящихся редукторов в бесконтакт-
Р ных механизмах, способных работать на упор.
В связи с этим бесконтактные исполнительные механизмы раз-
: вивались преимущественно на базе несамотормозящихся редукто-
ров, образованных из цилиндрических и планетарных передач. Ци-
t линдрическая зубчатая передача проста в изготовлении и обеспе-
: чивает получение высокого и устойчивого к. п. д., а также необхо-
димую прочность и долговечность. Недостатком простой зубча-
той передачи является малая величина передаточного отношения,
практически осуществляемого в одной ступени, и отсутствие само-
торможения от действия обратного момента.
Применение цилиндрических передач явилось более целесооб-
i разным в первых ступенях редуктора, где другие виды передач
> более чувствительны к качеству изготовления и сборки. На выход-
ных ступенях редуктора, где особенно остро стоит вопрос о проч-
ности передачи и уменьшении люфтов, также используются цилин-
дрические зубчатые колеса.
Планетарные передачи несколько сложнее простой цилиндри-
\ ческой, но имеют свои преимущества. Обычно применяются два
вида планетарных передач: 2К-Н (два центральных колеса и во-
дило) и ЗК (три центральных колеса) (Л. 19]. Передачи вида 2К-Н
более распространены и имеют те же преимущества и недостатки,
: что и простая цилиндрическая передача. Передача ЗК в ряде слу-
чаев может иметь в одной ступени значительные передаточные
отношения с к. п. д., немного меньшим, чем у цилиндрического
Г редуктора с тем же передаточным отношением. Однако передача
; ЗК получила меньшее распространение из-за исключительной чув-
ствительности ее к. п. д. к качеству изготовления и сборки, при-
работке и износу зубьев колес. Непостоянство к. п. д. редуктора
> планетарной передачи ЗК не гарантирует самоторможения и вместе
с тем требует применения в механизме электродвигателя с боль-
шим запасам мощности.
L Характерным преимуществом планетарных передач является и
то, что они позволяют просто осуществить независимый постоянно-
замкнутый ручной привод механизма. В связи с этим почти во всех
типах бесконтактных исполнительных механизмов применена пла-
нетарная ступень типа 2К-Н. Типичной для этого вида механизмов
является кинематическая схема механизма МЭО-400/250, представ-
ленная на рис. 47.
Следует отметить, что кинематика бесконтактных исполнитель-
ных механизмов еще не получила удовлетворительного решения
* в промышленном масштабе. Выпускаемые исполнительные меха-
низмы с цилиндрическим редуктором весьма чувствительны к дей-
ствию активной нагрузки, требуют применений мощных тормозов,
;	101
долговечность которых пока еще не обеспечена, и вместе с тем не
гарантируют удержания редуктором нагрузки при различных соче-
таниях неблагоприятных факторов.
Значительно улучшило эксплуатационные свойства механизмов
применение в их редукторах долговечной консистентной смазки
типа ЦИАТИМ-201, исключающей необходимость в ремонтных ра-

z = 35 m=Z
г =35 т=2
z =20 т=2.
z-79 т=1,
2=16 т=1.<
г-55 т= 5
Зац. Нов.
2=13 т=5
Зац. Нов.
2=87 т=3
2=18 т=3
2=25 т=1,5
2=35 т=1,5
2=26 т=1,5
2=76 т=1,5
2=17 т=К5
2=3 т=2
Рис. 47. Кинематическая схема исполнительного меха-
низма МЭО-400/250.
ботах в течение всего гарантийного срока эксплуатации. Примене-
ние этой смазки практически сняло с механизмов также ограниче-
ния по расположению их в пространстве.
Ручные приводы
Электрические исполнительные механизмы всех типов обычно
снабжаются устройством местного ручного механического управле-
ния. В настоящее время сложилась такая практика, что только
самые маломощные однооборотные механизмы с несамотормозя-
щимся редуктором и без тормоза не имеют ручного привода. В этих
случаях возможен поворот регулирующего органа вручную вместе
с выходным валом механизма. Однако, возможности применения
таких упрощенных механизмов весьма ограничены.
Применяемые в исполнительных механизмах ручные приводы
по способу ввода их в работу (сочленения с кинематикой зубчатой
передачи привода) можно разделить на следующие виды: 1) зави-
симый постоянно замкнутый; 2) независимый постоянно замкнутый;
3) зависимый, замыкаемый с помощью кулачковой муфты; 4) не-
зависимый, замыкаемый с помощью кулачковой муфты; 5) зави*
симый с обгонной муфтой; 6) зависимый с автоматической муф-
.той; 7) независимый постоянно замкнутый на тормозную муфту.
1Q2
В выпускаемых промышленностью типах Исполнительных Меха-
низмов пока .применялись устройства ручного управления только
первых пяти видов, причем ручной привод первого вида, когда
маховик ручного привода жестко сочленен с зубчатой передачей
редуктора и вращается при ее работе, в настоящее время у нас
уже не применяется. Разновидность его можно встретить в некото-
рых типах зарубежных (механизмов, где вращается выведенный
наружу конец оси ручного привода, а сама рукоятка снята и за-
креплена на корпусе (механизма.
Наиболее 'часто в новых типах исполнительных механизмов
можно встретить конструкцию ручного привода второго типа, осу-
ществляемую дифференциально с помощью червячного или винто-
вого привода на неподвижное колесо планетарной ступени редук-
тора. Ее достоинства в удобстве пользования и надежности рабо-
ты. Но такая конструкция имеет и такие недостатки, как необ-
ходимость обеспечения самоторможения в приводе, а следователь-
но, и малый к. и. д., вынужденное большое передаточное отноше-
ние от вала ручного привода до выходного вала и необходимость
в наличии специального тормоза в кинематике редуктора между
двигателем и местом ввода ручного привода. В некоторых случаях
такая конструкция ручного привода приводит к усложнению кон-
струкции всего механизма.
Третий тип ручного привода, замыкающегося на зубчатую пе-
редачу и вращающего ее всю вместе с двигателем, наиболее прост,
но может применяться только в маломощных механизмах при от-
сутствии кинематического самоторможения между двигателем и
местом ввода ручного привода. При наличии электромагнитного
тормоза необходимо устройство для отжатия тормозной колодки,
что требует использования обеих рук при работе ручным приво-
дом. При этом требуется определенный навык обращения, так как
при активной нагрузке на выходном органе механизма с несамо-
тормозящимся редукторам возможен удар по рукам ручкой махо-
вика.
В ручном приводе четвертого типа имеется муфта, которая при
замыкании отсоединяет от выходного органа передачу, идущую от
ручного привода в сторону двигателя. Такая система лишена недо-
статков предыдущего вида ручного привода, но ее применение жела-
тельно только в механизмах с кинематическим самоторможением на
участке от ручного привода до выходного органа, иначе возможны
те же удары да еще потеря управляемости механизмов из-за разры-
ва кинематической цепи.
Ручной привод пятого типа при обеспечении гарантированного
заклинивания и автоматического расклинивания муфты вполне на-
дежен и безопасен в эксплуатации. Но его применение возможно
только при отсутствии самоторможения в кинематике редуктора на
участке между ручным приводом и электродвигателем, а при нали-
чии электромагнитного тормоза необходимо устройство для его
отжима.
Место введения в передачу ручного привода для каждого типа
исполнительного механизма во многом определяется изложенными
выше условиями. Однако во всех случаях желательно обеспечить
меньшую длительность работы ручным приводом для перемещения
выходного органа механизма из одного крайнего положения в дру-
гое. При этом надо учитывать, что наибольшая мощность, которая
может быть развита человеком при работе одной рукой с охватом
103
ручки или маховика в<сей ладонью, не должна превышать 0,1 л. с.,
а величина усилия — 20 кгс. При охвате ручки только с помощью
пальцев развиваемая мощность значительно уменьшается. Кроме то-
го, специфика применения однооборотных механизмов допускает для
них некоторое увеличение времени работы ручным приводом. В ме-
ханизмах же типа МЭМ и МЭП желательно обеспечение большего
быстродействия ручного привода.
12.	БЕСКОНТАКТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ОДНООБОРОТНЫЕ
Наша промышленность выпускает однооборотные бесконтактные
электрические исполнительные (механизмы широкой номенклатуры.
Эти механизмы типа МЭО, разработанные СКВ ПСА в комплекте
с управляющими усилителями и выпускаемые Чебоксарским заводом
электрических исполнительных механизмов, явились первой промыш-
ленной серией более совершенных исполнительных приводов Госу-
дарственной системы приборов (ГСП) [Л. 27].
Отличительными особенностями исполнительных механизмов ти-
па МЭО являются:
высокая надежность и большая долговечность;
 универсальность управления и возможность установки в любом
положении;
высокое быстродействие и возможность работы в стопорном ре-
жиме;
независимый ручной привод и малая потребляемая мощность;
наличие механических ограничителей хода и местного указателя
положения;
отсутствие ограничения по продолжительности и частоте вклю-
чений;
малые вес и габаритные размеры;
широкая номенклатура типоразмеров в серии с высокой сте-
пенью взаимной унифика-
ции.
В настоящее время ряд
бесконтактных исполнитель-
ных механизмов типа МЭО
состоит из 16 типоразмеров,
схема образования которых
наглядно представлена в
табл. 8, где одинаковым
значком обозначены кон-
струкции, выполненные на
одной базе.
Эти исполнительные ме-
ханизмы образуют последо-
вательный ряд типоразме-
ров с единой конструктив-
ной схемой, что в сочетании
с постоянным коэффици-
ентом 2,5 изменения вре-
мени одного оборота и
Здесь М— номинальный крутящий момент
на выходном валу в кгс-м, Т — номинальное
время одного оборота выходного вала в се-
кундах.
крутящего момента на выходном валу явилось основой их блоч-
но-модульного принципа образования. Так, один и тот же электро-
двигатель, управляющий усилитель и тормоз применены, например,
в механизмах МЭО-1,6/40, МЭО-4/100 и МЭО-Ю/250, так как их вы-
104
ходные мощности одинаковы. Переход от одного механизма к дру-
гому в пределах одной базовой модели осуществляется сменой дви-
гателя или пары шестерен или и того и другого одновременно.
Соответственно принятому принципу ряд может быть расширен
в любую сторону, при этом введение одного нового уровня мощно-
Рис. 48. Базовые модели электрических исполнительных механиз-
мов типа МЭО с моментами на выходном валу 1 000, 400, 160, 63,
25, 10 и 4 кгс • м и временем одного оборота 100 сек и соответст-
вующие им магнитные усилители серии УМД.
ста двигателя приведет к появлению трех новых механизмов с од-
ной базовой моделью.
Все 16 механизмов образованы из 7 типов базовых цилиндриче-
ских редукторов, 5 электродвигателей типа ДАУ, стольких же тор-
мозных устройств и управляющих магнитных усилителей типа УМД.
Рис. 49. Электрические исполнительные механизмы.
а — МЭО-10/100; б — МЭО-63/100 с магнитным усилителем УМД-03.
На каждый механизм по заказу может быть установлен унифи-
цированный блок датчиков обратной связи БДИ-6, БДИ-6Л либо
БДР-4. Присоединение внешних цепей в малых механизмах, вклю-
105
чая типы с базовой моделью МЭО-10/100, осуществляется с помощью
штепсельного разъема типа РП-10. Остальные механизмы снабжены
клеммниками. Основные технические характеристики однооборотных
бесконтактных исполнительных механизмов приведены в приложе-
нии 2 (табл. 16 и 17). На
рис. 48 представлен ряд ба-
зовых механизмов с соот-
ветствующими типами уси-
лителей.
Основой обеспечения
высокой надежности испол-
нительных механизмов се-
рии МЭО являются их пол-
ная бесконтактность и воз-
можность работы в стопор-
ном режиме с заторможен-
ным в любом положении
выходным валом при пол-
ных значениях сигнала уп-
равления и питающего на-
пряжения. Эти свойства,
а также применение мало-
изнашивающихся и долго-
вечных деталей, зубчатых
передач и смазок обеспечи-
вает большую долговеч-
ность механизмов. Факто-
ром, позволяющим обеспе-
чивать высокие технические
характеристики однооборот-
ных исполнительных меха-
низмов, следует считать ме-
ханическую и электрическую
малоинерционность элемен-
тов всей цепи, участвующей
в формировании механиз-
мом регулирующего воздей-
ствия.
В связи с тем что на-
пряжение питания двигате-
лей принято однофазное
Рис. 50. Схема внутренних соедине-	220 в, 50 гц, исполнитель-
ний бесконтактных исполнительных	ные механизмы типа МЭО
не только могут использо-
ваться в бесконтактных схе-
мах с применением соответ-
ствующего типа магнитного
усилителя, но и в одинако-
вой степени допускают кон-
механизмов типа МЭО.
Д — электродвигатель серии ДАУ; С — фа-
зосдвигающий конденсатов; ЭТ — электро-
магнитный тормоз; В1—В4 — конечные вы-
ключатели; ДИ1, ДИ2—индукционные
датчики; П — клеммная плата.
тактное управление с по-
мощью трехфазного реверсивного магнитного пускателя типа
МКР-0,58. Ручное управление механизмами осуществляется без вся-
ких переключений с помощью независимого ручного привода, вводи-
мого через червячно-планетарный дифференциал
Бесконтактные исполнительные механизмы серии МЭО имеют два
106
настраиваемых механических упора, которые рекомендуется исполь-
зовать вместо микровыключателей для ограничения крайних поло-
жений выходного вала. Но ,и при использовании последних установ-
ка упоров целесообразна, так как они препятствуют поломке меха-
низмом регулирующего органа в случае отказа или неправильной
настройки микровыключателей. Шаг настройки упоров не превышает
3°. При лабораторной проверке, настройке, а также в некоторых
особых условиях эксплуатации при снятых упорах механизмы допу-
скают поворот выходного вала на неограниченное пиело оборотов.
Каждый механизм снабжен рычагом, насаженным на выходной
вал. По требованию заказчика с исполнительным механизмом по-
ставляются детали тяги, соединяющей рычаг с регулирующим орга-
ном. В механизмах, выполненных на базе МЭО-4/100 и МЭО-10/100,
предусмотрена возможность фланцевого крепления их со стороны
выходного вала.
Механизмы не имеют ограничений по расположению в прост-
ранстве и могут эксплуатироваться как в закрытых, так и в откры-
тых помещениях при температуре окружающей среды от —30 до
+ 60° С. Они практически не имеют ограничений по режиму работы,
так как допускают эксплуатацию с любой ПВ, с частотой включений
до 3 000 в час и с обеспечением общего числа включений до 107.
Суммарно допустимая за все время эксплуатации длительность пре-
бывания механизмов в стопорном режиме при верхних значениях
температуры окружающей среды составляет 1 000 ч. При более низ-
ких температурах длительность пребывания механизмов в стопор-
ном режиме может быть увеличена, что фактически снимает и это
ограничение. Общие виды исполнительных механизмов МЭО-63/100,
МЭО-10/100 и магнитного усилителя У МД-63 показаны на рис. 49.
Все механизмы имеют единую принципиальную электрическую
схему, которая изображена на рис. 60.
Люфт выходного вала исполнительных механизмов типа МЭО
не превышает 0,75°, а пусковые моменты превышают номинальный
в 2—3 раза.
Динамические свойства механизмов типа МЭО при бесконтакт-
ном управлении и правильной настройке всех элементов, выражен-
ные в виде зависимостей 5Экв=|(А/) (рис. 6), могут быть оценены
по табл. 9.
Таблица 9
Д/, сек
		0,05	о,1	0,2	о.з	0,4 |	' 0.5	0,6	1 °.7	0,8
s	Кривая 1	0,1	0,4	0,65	0,8	0,83	0,85	0,86	0,87	0,87
	Кривая 2	1,8	1,6	1,4	1,3	1,25	1,2	1,18	1,17	1,17
107
108
F
13. НОВАЯ СЕРИЯ УНИФИЦИРОВАННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
МЕХАНИЗМОВ
В .практике автоматизации производственных процессов для
управления регулирующими, а не запорными рабочими органами
многооборотные исполнительные механизмы не нашли такого широ-
кого распространения, как однооборотные. Этим объясняется отсут-
ствие промышленно выпускаемых бесконтактных многооборотных ис-
полнительных механизмов. Принципиально многооборотные испол-
нительные механизмы типа МЭМ с электродвигателями типа АОЛ
(см. § 7) могут быть использованы для бесконтактного управления
с помощью блока управления на кремниевых управляющих венти-
лях. Однако в связи с преимущественным применением механизмов
типа МЭМ в схемах дистанционного управления и общей ограни-
ченностью их применения бесконтактный блок управления пока про-
мышленно не выпускается.
Несмотря на то >что возможная область применения электриче-
ских исполнительных механизмов с поступательным движением вы-
ходного органа (штока) не уже области использования весьма рас-
пространенных однооборотных механизмов, прямоходные исполни-
тельные механизмы еще не нашли практического применения в уст-
ройствах автоматики. За исключением маломощных механизмов
типов ДР-М и ПР-М, наша промышленность не выпускает прямо-
ходных исполнительных механизмов общего назначения. В настоя-
щее время в СКВ СПА проводится новая конструкторская разработ-
ка серии бесконтактных и контактных электрических исполнитель-
ных механизмов постоянной скорости.
Характерной особенностью новой разработки является блочно-
модульный принцип образования механизмов. Предпосылкой такой
разработки послужило изучение и обобщение необходимых функцио-
нальных требований, технических характеристик и других особенно-
стей исполнительного механизма как элемента системы регулиро-
вания и управления. На основании подобного 'обобщения, а также
учета области применения решается задача построения исполни-
тельного механизма из отдельных функциональных блоков и узлов
с тем, чтобы каждый блок или узел представлял собой независимый
элемент, допускающий сборку механизма как с наиболее полным
числом элементов, так и с минимально достаточным их числом.
Составные части и схема образования исполнительных механиз-
мов блочно-модульной конструкции показаны на рис. 51.
На механизмы будут устанавливаться двигатели типа ДАУ,
а также трехфазные асинхронные двигатели типа УАД и АОЛ. Ци-
линдрические скоростные редукторы образуют ряд по наибольшей
величине мощности устанавливаемого двигателя. Каждый редуктор
Рис. 51. Модули и схема образования исполнительных механизмов
"	блочно-модульной конструкции.
1 — электродвигатель; 2 — скоростной редуктор; 3 — силовой редуктор; 4—мно-
гооборотный выходной орган; 5 — прямоходный выходной орган; 6 — блок
датчиков и микровыключателей; 7 — тормоз; 8 — ручной привод; 9 — ограни-
читель момента (усилия); 10 —- механический ограничитель хода (упор); 11 —
клеммная колодка (штепсельный разъем); 12 — устройства для сочленения ме-
ханизма с регулирующим органом; 13 — исполнительный механизм однообо-
ротный; 14 — исполнительный механизм многооборотный; /5 — исполнитель-
ный механизм прямоходный.
109
имеет три сборки по величине 'передаточного отношения, которые по-
стоянны для iBcex типоразмеров. Комплект двигатель — скоростной
редуктор обрадует исходную сборку механизма. Присоединение
к скоростному редуктору силового редуктора образует вращатель-
ный механизм, работающий ib пределах полного хода от 0,25 до 4
оборотов выходного вала. Силовые цилиндрические редукторы об-
разуют ряд по величине выходных моментов и имеют одно и то
же передаточное отношение. Присоединение к скоростному редукто-
ру многооборотного выходного органа образует вращательный (ме-
ханизм, работающий в пределах полного хода от 1,6 до 63 оборотов
выходного шпинделя. Эти узлы также образуют ряд и представляют
собой приводной шпиндель, расположенный внутри стойки, устанав-
ливаемой на регулирующий орган. Соответственно присоединение
к скоростному редуктору прямоходного выходного органа образу-
ет поступательный механизм с величиной полного хода от 16 до
630 мм. Прямоходный выходной орган представляет собой шарико-
вую винтовую пару, преобразующую вращательное движение выход-
ного вала скоростного редуктора в поступательное движение штока.
Эти выходные органы образуют ряд по величине выходного усилия,
а также имеют по два исполнения по величине полного хода. На
рис. 52 показан прямоходный исполнительный механизм типа
МЭП-2500/40-63.
Рис. 52. Прямоходный бескон-
тактный электрический испол-
нительный механизм
МЭП-2500/400-63 с номиналь-
ным усилием на штоке
2 500 кге, полным ходом 63 мм
и временем полного хода
40 сек.
На каждый механизм по требованию потребителя может быть
установлен любой из описанных ранее блоков датчиков. На скоро-
стной редуктор могут быть установлены (Механический тормоз и
ручной привод. Эти устройства аналогичны описанным ранее и об-
разуют также ряд типоразмеров. Здесь же по требованию потре-
бителя может быть установлено регулируемое устройство ограни-
чения момента или усилия, отключающее двигатель при достижении
момента или усилия установленной величины.
110
Электрические ограничители хода, а также устройства для элек-
трической сигнализации положений находятся в составе блоков дат-
чиков. По требованию потребителя механизм снабжается и механи-
ческими ограничителями хода, которые располагаются внутри сило-
вого редуктора или -многооборотного либо прямоходного выходного
органа. Устройство для ввода и подсоединения внешнего кабеля
(штепсельный разъем или клеммная колодка) укреплено на скоро-
стном редукторе. По требованию потребителя с механизмом могут
поставляться и элементы сочленения — тяги, вилки, стойки, соедини-
тельные гайки и др.
В последующем на базе этих же механизмов с введением новых
и заменой некоторых блоков предполагается создание исполнитель-
ных механизмов переменной скорости.
Описанный принцип образования механизмов," где все виды и
типоразмеры образуются из сочетания одних и тех же модулей, от-
крывает большие возможности для .организации более широкого и
с меньшими затратами выпуска разнообразных механизмов, более
полню отвечающих требованиям потребителей. Он охватывает меха-
низмы многооборотные с моментами от 0,63 до 25 кгс • м, однообо-
ротные с моментами от 10 до 400 кгс • м и прямоходные с усилием
от 160 до 6 300 кгс. Предварительные конструктивные проработки
подтверждают целесообразность создания собственных конструкций
для механизмов меньших и больших типоразмеров.
14. СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
С БЕСКОНТАКТНЫМИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ
Объем данной книги не позволяет привести возможные вариан-
ты схем автоматического регулирования с применением электриче-
ских исполнительных механизмов всех различных типов и модифика-
ций даже для наиболее широко используемых отечественных систем
регулирования. Тем не менее способы и методы построения типовых
схем регулирования, обеспечивающих различные законы регулиро-
вания и построенных на стандартных элементах различных типов,
весьма сходны, что существенно облегчает составление конкретных
схем регулирования.
На рис. 53 показана типовая схема соединения регулирующего
прибора импульсного действия типа РП1 с бесконтактным исполни-
тельным механизмом типа МЭО. Регулирующий прибор РП1, являясь
одним из основных элементов бесконтактной электронной агрегатной
унифицированной системы ,(ЭАУС), позволяет формировать П-, ПИ- и
ПИД-законы регулирования. В зависимости от модификации регу-
лирующие приборы типа РП1 могут работать с одним или несколь-
кими датчиками унифицированного сигнала постоянного тока 0—
5 ма, датчиками переменного тока (индукционными, ферродинамиче-
.скими, дифференциально-трансформаторными), а также с термомет-
рами сопротивления типа ТСП или ТСМ и термопарами ХК или ХЛ.
В измерительном блоке регулирующих приборов типа РП1 осущест-
вляется алгебраическое суммирование входных сигналов датчиков,
сравнение их с сигналом задатчика, усиление и выдача сигнала рас-
согласования в виде постоянного напряжения. Электронный блок
регулирующих приборов типа РП1 служит для усиления и преоб-
111
разевания сигналов, поступающих от измерительного блока, и фор-
мирования совместно с интегрирующим исполнительным механизмом
требуемого закона регулирования.
Управление исполнительным механизмом производится посред-
ством магнитного усилителя типа УМД (для исполнительных меха-
низмов с электродвигателями типа АДП-362 применяются магнит-
ные усилители типа МУ-2Э).
Рис. 53. Схема соединения регулирующего прибора типа РП1 и ис-
полнительного механизма типа МЭО с бесконтактным управлением.
Для дистанционного контроля положения регулирующего орга-
на в рассматриваемой схеме используется бесконтактный дистан-
ционный указатель положения ДУП-Б, работающий от индукцион-
ного датчика ДИ\ положения выходного вала исполнительного ме-
ханизма. Если исполнительный механизм имеет не индукционный, а
реостатный датчик положения, то вместо дистанционного указателя
положения типа ДУП-Б должен быть использован указатель типа
ДУП-К.
На рис. 54 показан пример выполнения схемы автоматического
регулирования со следящей связью двух бесконтактных исполни-
112
тельных механизмов. В качестве регулирующего устройства в схеме
применен регулирующий прибор типа РП1, который для поддержа-
ния заданного значения регулируемой величины должен воздейство-
вать одновременно на два регулирующих органа. Каждый из них
приводится в действие при помощи самостоятельного исполнитель-
ного механизма типа МЭО, снабженного двумя индукционными
датчиками перемещения ДИ1 и ДИъ. Для обеспечения следящей
связи между регулирующими органами служит полупроводниковый
переключатель типа ПП-1.
Рассматриваемая схема следящей системы управления исполни-
тельными механизмами позволяет осуществлять следующие виды
управления:
1.	Автоматическое управление ходом двух исполнительных ме-
ханизмов. При этом на вход полупроводникового переключателя
ПП1 (зажимы 3—8) поступают сигналы обратной связи от испол-
нительных механизмов 1МЭ0 и 2МЭ0. Разбаланс этих сигналов
усиливается и определяет фазу напряжения питания выходных
триодов прибора ПП1 играющих роль бесконтактных переключа-
телей. Управление последними производится постоянным напряже-
нием, возникающим на каждой паре конденсаторов (от С7, С8 до
С13, Си), обеспечивающих противоположную работу выходных три-
одов TiQ и 7\з или Тц и 7\г, которые переключают воздействие
регулирующего прибора РП1 на «отстающий» исполнительный ме-
ханизм. Таким образом, при работе полупроводникового переклю-
чателя в движении находится только один исполнительный меха-
низм.
2.	Дистанционное управление одним и автоматическое — другим
исполнительным механизмом. Для дистанционного управления одним
исполнительным механизмом необходимо соответствующий пере-
ключатель управления, например 1ПУ, поставить в положение
«Дистанционно» Д. При этом регулирующий прибор РП1 через бес-
контактный переключатель ПП1 будет подавать управляющий сиг-
нал только нз другой исполнительный механизм, т. е. на 2МЭ0.
3.	Дистанционное управление обоими исполнительными меха-
низмами можно осуществлять ключами управления 1КУ и 2КУ.
Для этого переключатели управления 1ПУ и 2ПУ должны быть в
положении «Дистанционно» Д. В этом .случае воздействие регули-
рующего прибора РП1 и переключателя ПП1 на исполнительные
механизмы исключается.
Широкое распространение в устройствах автоматизации полу-
чили бесконтактные регулирующие приборы импульсного действия
серии РПИБ, выпускаемые Московским заводом тепловой автома-
тики (МЗТА). В зависимости от модификации с помощью регу-
лирующих приборов серии РПИБ можно регулировать (поддержи-
вать заданное значение) в пределах ПИД-закопов такие параметры,
как давление, разрежение, расход, уровень, температура, активная
Электрическая мощность, солесодсржание, содержание кислорода
в топочных газах и т. д., а также осуществлять программное, сле-
дящее и каскадное регулирование. При использовании в системах
автоматического регулирования технологических процессов регулиру-
ющих приборов серии РПИБ обычно применяются так же, как
для регулирующих приборов типа РП1, типовые схемы соединения
регулирующих приборов с исполнительными механизмами.
На рис. 55 показана схема соединения регулирующего прибора
с бесконтактным выходом типа РПИБ с бесконтактным исполни-
8—1258	113

регулирования со следящей
связью двух бесконтактных ис-
полнительных механизмов типа
мэо.
пку	ПКУ
Л М 8 6 Д А м В 6 Д
Рис. 55. Схема соединения регулирующего прибора типа РПИБ и
исполнительного механизма типа МЭК-25Б с бесконтактным управ-
лением.
8*
тельным механизмом типа МЭК-25Б. Управление исполнительным
механизмом производится через магнитный усилитель типа МУ-2Э,
состоящий из двух дросселей насыщения /ДР и 2ДР, включенных
по дифференциальной двухтактной схеме с внутренней обратной
связью по току нагрузки. Обмотки I дросселей являются рабочими,
обмотки // — обмотками управления, а обмотки /// — обмотками
смещения, обеспечивающими начальное подмагничивание от выпря-
мительного моста 1В. При отсутствии сигналов управления индук-
тивные сопротивления рабочих обмоток обоих дросселей одинаковы,
поэтому в управляющей обмотке В1 — В‘2 электродвигателя испол-
нительного механизма, являющейся нагрузкой усилителя, ток от-
сутствует.
При появлении в одной из обмоток управления усилителя (за-
жимы 7, 8 или 8, 9) командного сигнала от регулирующего прибора
происходит насыщение магнитопровода одного из дросселей и ба-
ланс усилителя нарушается. В результате в управляющей обмотке
электродвигателя исполнительного механизма появляется перемен-
ный ток определенной фазы, который вызывает вращение ротора
в соответствующую сторону. При смене полярности командного
сигнала, поступающего к усилителю от регулирующего устройства,
фаза выходного тока усилителя изменяется на 180°, что приводит
к изменению направления вращения электродвигателя.
Конечные выключатели ВКМ и ВКБ в цепи управляющей об-
мотки электродвигателя служат для ограничения хода исполнитель-
ного механизма в соответствии с заданными крайними положения-
ми регулирующего органа. Электромагнитный тормоз ГК, катушка
которого через выпрямительный мост ВП * включена последователь-
но с обмоткой управления электродвигателя, предназначен для
уменьшения угла выбега выходного вала исполнительного меха-
низма после исчезновения управляющего сигнала.
Исполнительный механизм МЭК-2Б снабжен двумя индукцион-
ными датчиками положения выходного вала 1ДП и 2ДП. Датчик
1ДП используется для подключения дистанционного указателя по-
ложения ДУП-Б. Датчик 2ДП может быть использован в качестве
устройства обратной связи по положению регулирующего органа.
Схема дистанционного управления исполнительным механизмом
МЭК-25Б ничем не отличается от ранее рассмотренных схем.
В последние годы наряду с выпуском регулирующего прибора
типа Р.П1 Чебоксарским заводом электрических исполнительных ме-
ханизмов освоен выпуск нового регулирующего прибора типа РП2.
Различные его модификации, предназначенные для работы с диффе-
ренциально-трансформаторными датчиками, ферродинамическими,
термометрами сопротивления, термопарами и датчиками унифици-
рованного сигнала, являются бесконтактными регулирующими при-
борами с импульсным управлением электрическим исполнительным
механизмом. Приборы выполнены целиком на полупроводниковых и
магнитных элементах и имеют более высокую надежность и ста-
бильность параметров.
* В настоящее время исполнительные механизмы выпускаются
с тормозными электромагнитами переменного напряжения.
116
Глава четвертая
БЕСКОНТАКТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТИ
15.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
До сих пор рассматривались исполнительные механизмы, у ко-
торых скорость вращения выходного вала постоянна и не зависит
от величины управляющего сигнала. Релейно-контакторные, а также
бесконтактные схемы управления, содержащие магнитные усилители
с релейными характеристиками, обычно не позволяют изменять эту
скорость в широких пределах.
Повышение требований к качеству регулирования привело к
созданию ряда устройств автоматического регулирования с бескон-
тактными системами управления электродвигателями исполнитель-
ных механизмов, скорость вращения выходного вала которых в оп-
ределенных пределах пропорциональна величине сигнала, поступаю-
щего от регулирующего прибора.
Известно, что плавное регулирование скорости асинхронного
двигателя с короткозамкнутым ротором при постоянной частоте мо-
жет быть осуществлено только путем изменения величины или сим-
метрии напряжения, подводимого к двигателю. Эта особенность и
положена в основу создания бесконтактных электрических испол-
нительных механизмов переменной скорости, управление которыми
производится с помощью дросселей насыщения или магнитных
усилителей. Для этого питание электродвигателя исполнительного
механизма производится через рабочие обмотки переменного тока
дросселей насыщения. При отсутствии либо небольшом по величине
токе в обмотках подмагничивания полное сопротивление обмоток
переменного тока так велико, что большая часть напряжения пи-
тания падает на этих обмотках. Величина полного сопротивления
обмоток переменного тока дросселей уменьшается с увеличением
тока подмагничивания. Следовательно, появляется возможность ре-
гулировать напряжение на зажимах электродвигателя и его ско-
рость вращения за счет изменения токов подмагничивания. Приме-
няя соответствующие схемы включения дросселей насыщения и
подавая ток подмагничивания в те или другие обмотки управления
дросселей, можно не только плавно регулировать скорость враще-
ния электродвигателя, но и менять направление вращения, т. е.
производить реверсирование.
Первые системы бесконтактного управления электродвигателя-
ми исполнительных механизмов с переменной скоростью вращения
выходного вала были разработаны в Институте автоматики и теле-
механики АН СССР [Л. 1].
117
На рис. 56 показана принципиальная схема управления трех-
фазным асинхронным электродвигателем с помощью дросселей на-
сыщения. Последовательно с каждой фазой двигателя Д включены
рабочие обмотки дросселей насыщения ДН-1— ДН-6. При отсут-
ствии тока в обмотках управления дросселей	—ауу6 полные
сопротивления рабочих обмоток дросселей ДН-1 — ДН-6, равные
между собой и значительно превосходящие по величине полные
сопротивления обмоток фаз двигателя, настолько ограничивают
токи двигателя, что его скорость становится равной нулю. При
подмагничивании дросселей насыщения ДН-1 — ДН-3 управляющим
током /У1 сопротивление рабочих обмоток этих дросселей умень-
/?	В	С
0	0	0
Рис. 56. Принципиальная схема управления
трехфазным асинхронным электродвигате-
лем с помощью дросселей насыщения.
шается и двигатель начинает вращаться в прямом направлении.
При подмагничивании дросселей насыщения ДН-4 — ДН-6 управ-
ляющим током /У2 соответственно уменьшаются • сопротивления их
рабочих обмоток и за счет изменения порядка следования фаз
двигатель начинает вращаться в обратном направлении. Таким об-
разом, подавая ток намагничивания в те или другие обмотки
управления дросселей и меняя величину этого тока, можно не толь-
ко менять направление вращения электродвигателя, но и плавно
регулировать скорость его вращения.
Рассмотрим некоторые специфические особенности работы асин-
хронных электродвигателей в системах бесконтактного управления
с переменной скоростью вращения.
Очевидно, что в такой системе возможен длительный режим
работы двигателя при скорости вращения и = 0 и моменте вращения,
равном моменту нагрузки [Л. 1]. Для электродвигателя подоб-
ный режим работы является наихудшим тепловым режимом, так
как потери в цепи ротора электродвигателя пропорциональны мо-
менту вращения М и скольжению s. При работе со скоростью п>0
электродвигатель будет нагреваться меньше, так как s<l. Кроме
118
гтого, при неподвижном роторе из-за ухудшения условий охлажде-
; ния уменьшается коэффициент теплоотдачи двигателя. Однако воз-
? можность существования такого режима необходимо учитывать
при выборе мощности электродвигателя для исполнительного меха-
: низма с переменной скоростью. В то же время известно [Л. 32], что
момент вращения, развиваемый без перегрева асинхронным электро-
' двигателем с обычным короткозамкнутым ротором при п = 0, состав-
ляет лишь несколько процентов от номинального момента двигате-
ля при и = Пном. Таким образом оказывается, что в системах бескон-
тактного управления исполнительными механизмами посредством
' дросселей насыщения, обеспечивающих пропорциональную зависи-
мость скорости вращения выходного вала от величины управляюще-
го сигнала, при продолжительности включения (ПВ), равной нулю
(для хорошо наложенных систем регулирования при сравнительно
больших постоянных времени ПВ близка к нулю), имеет место зна-
чительное недоиспользование паспортной мощности электродвига-
Рис. 57. Механические характеристики асин-
хронного электродвигателя.
а — с ротором типа «беличье колесо»; б —с массив-
ным ферромагнитным ротором.
теля. Это обстоятельство является одним из существеннных не-
достатков подобных устройств.
Электродвигатели, используемые в исполнительных механизмах
переменной скорости, должны иметь мягкие механические характе-
ристики, позволяющие регулировать скорость вращения в широких
пределах путем изменения подводимого к обмотке статора напря-
жения. Именно поэтому наибольшее применение в исполнительных
механизмах переменной скорости получили асинхронные электро-
двигатели с короткозамкнутым ротором, имеющим повышенное ак-
тивное сопротивление, в частности асинхронные электродвигатели
с массивным ферромагнитным ротором.
Из сравнения приведенных на рис. 57 механических характе-
ристик асинхронных электродвигателей с различной конструкцией
ротора при различных напряжениях следует, что у двигателей
с обычным ротором типа «беличье колесо» при постоянном моменте
можно устойчиво регулировать скорость вращения двигателя толь-
ко в пределах от иМакс до /гКр. В то же время у двигателей с мас-
сивным ротором вид механических характеристик таков, что имеет-
ся возможность путем изменения напряжения регулировать скорость
119
вращения двигателя в пределах от пМакс до 0. При неподвижном
роторе (п=0) электродвигатели с массивным ротором развивают
одинаковый вращающий момент при меньшем токе. Поэтому, если
для электродвигателей с ротором типа «беличье колесо» допусти-
мый без перегрева момент нагрузки при /г=0 составляет лишь не-
сколько процентов от номинального момента при п=Ином, то у
электродвигателей с массивным ротором момент нагрузки при
п=0 может быть без перегрева увеличен примерно до 15—20%
от номинального [Л. 1].
Для расширения зоны пропорциональной зависимости между
величиной управляющего сигнала и скоростью вращения двигате-
ля, а также для повышения устойчивости работы двигателя при
малых значениях сигнала в бесконтактные регулирующие устройства
переменной скорости вводится элемент стабилизирующей обратной
связи по скорости вращения двигателя (ОСС). Для получения на-
пряжения ОСС используются обычно положительная обратная связь
по току двигателя и отрицательная обратная связь по подводимому
к двигателю напряжению, которые суммируются так, чтобы при
скорости вращения, равной нулю, полное напряжение обратной
связи было также равно или близко к нулю.
Изменение соотношения между напряжением входного сигнала
и напряжением обратной связи ОСС меняет коэффициент пропор-
циональности между скоростью двигателя и входным сигналом.
Кроме ОСС, бесконтактные исполнительные механизмы пере-
менной скорости имеют устройства обратной связи по положению
выходного вала редуктора (ОСП), что позволяет использовать их
в системах пропорционального регулирования.
Торможение в таких исполнительных механизмах осуществляет-
ся за счет обратной связи по скорости ОСС, напряжение которой
при вращении двигателя в одну сторону подмагничивает дроссели,
управляющие движением двигателя в противоположную сторону.
В результате электродвигатель тормозится противовключением.
В бесконтактных исполнительных механизмах переменной ско-
рости может быть осуществлено не только пропорциональное, но и
релейное управление электродвигателем. При этом если в первом
случае скорость вращения двигателя в определенных пределах за-
висит от величины напряжения, поступающего от регулятора, то
во втором — при любой величине сигнала (большей напряжения не-
чувствительности) двигатель вращается с максимальной скоростью.
Достигается последнее выбором соответствующей схемы включения
магнитных усилителей, работающих в релейном режиме. При релей-
ном управлении двигателями исполнительных механизмов переменной
скорости удается полнее использовать номинальную мощность дви-
гателей (примерно до 90% при ПВ = 0,1).
Следует отметить, что из серийно выпускаемых в настоящее
время бесконтактных электрических исполнительных механизмов
общепромышленного назначения переменную скорость вращения,
зависящую от величины управляющего сигнала, имеют только испол-
нительные механизмы типа БИМ.
16.	БЕСКОНТАКТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ТИПА БИМ
Бесконтактные электрические исполнительные механизмы типа
БИМ (рис. 58) предназначены для перемещения однооборотных
регулирующих органов в системах автоматического регулирования
120
с бесконтактными малогабаритными приборами типа БРМ, выпускае-
мыми челябинским заводом «Теплоприбор» (Л. 28]. Эти 'регуляторы
имеют три равнозначных входа, на которые могут подаваться сиг-
налы от реостатных датчиков, ферродинамических датчиков типа
ПФ, а также4 сигнал обратной связи по положению от реохорда
исполнительного механизма. Регуляторы типа БРМ могут осущест-
Рис. 58. Бесконтактные исполнительные механизмы переменной ско-
рости типа БИМ.
а - БИМ-2,5/120; б - БИМ-25/120.
влять астатический или статический законы регулирования. При
малых сигналах на входе регулятора скорость вращения выходного
вала исполнительного механизма пропорциональна величине вход-
ного сигнала.
Основные технические данные бесконтактных исполнительных
механизмов типа БИМ приведены в табл. 10.
Бесконтактный исполнительный механизм БИМ-2,5/120 по свое-
му конструктивному оформлению выполнен аналогично исполнитель-
ному механизму с релейно-контактным управлением типа ИМ-2/120
(см. § 8). В отличие от исполнительного механизма ИМ-2/120, вклю-
чаемого и выключаемого контактами реле регулирующего прибора,
управление исполнительным механизмом БИМ-2,5/120 осуществля-
ется бесконтактно с помощью магнитных усилителей, встроенных
в регулятор БРМ-11. Схемы включения и режимы работы магнит-
ных усилителей таковы, что обеспечивают в определенных пределах
пропорциональную зависимость скорости вращения электродвигателя
от величины управляющего сигнала. Это различие в условиях рабо-
ты исполнительных механизмов определяет разницу в их электри-
ческих схемах. Так, в самом исполнительном механизме БИМ-2,5/120
отсутствует фазосдвигающий конденсатор, помещенный в корпус
регулирующего прибора.
Электродвигатель в исполнительном механизме БИМ-2,5/120
при одинаковой мощности рассчитан на напряжение 127 в перемен-
ного тока, а не на 220 а, как в ИМ-2/120.
121
Таблица 10
Наименование	БИМ-2,5/120	БИМ-25/100
Номинальный момент на выходном ва-		
лу, кгС'М	  . Время одного полного оборота выход-	2,5	25
ного вала, сек		120	100
Угол поворота выходного вала, град Мощность, потребляемая электродви-	0—120	0—90 или 0—270
гателем, ва		30	280
Тип электродвигателя 	 Номинальное напряжение электродви-	Двухфазный	Трехфазный
гателя, в		127	220
Частота питающей сети, гц	 Сопротивление реохордов обратной	50	50
связи, ом		120	120
Вес исполнительного механизма, кг . Габаритные размеры исполнительного	22	48
механизма, мм	 Тип регулирующего прибора, работаю-	246X230X210	480X370X313
щего в комплекте 	 Тип управляющих дросселей насыще-	БРЛ1-11	БРМ-21
ния 			БДН-21М
Для того чтобы при малых значениях сигналов, подаваемых
на вход регулирующего прибора БРМ-11, скорость вращения элек-
тродвигателя исполнительного механизма БИМ-2,5/120 увеличива-
лась пропорционально увеличению входного сигнала, а также для
торможения электродвигателя методом противовключения при от-
сутствии входного сигнала, в регулирующем приборе используется
обратная связь по скорости вращения двигателя. В цепи обратной
связи вырабатывается сигнал, представляющий собой сумму сигна-
ла, пропорционального геометрической разности токов обмоток
электродвигателя (положительная обратная связь), и сигнала,
пропорционального напряжению на электродвигателе (отрицатель-
ная обратная связь). Сигнал обратной связи по напряжению сни-
мается с трансформатора напряжения, первичная обмотка которого
включена параллельно конденсатору, обеспечивающему сдвиг фаз
на обмотках электродвигателя. Первичные обмотки трансформатора
тока включены последовательно с обмотками электродвигателя так,
что напряжение на его вторичной обмотке пропорционально век-
торной разности токов, протекающих по обмоткам электродвигателя.
Напряжения, снимаемые со вторичных обмоток трансформатора
тока и трансформатора напряжения, суммируются в противофазе
таким образом, чтобы при скорости вращения электродвигателя
исполнительного механизма, равной нулю, суммарное напряжение
обратной связи по скорости (ОСС) было близко к нулю.
Бесконтактный исполнительный механизм БИМ-25/100, отли-
чаясь от исполнительного механизма БИМ-2,5/120 значительно боль-
шей мощностью на выходном валу и некоторыми конструктивными
особенностями, состоит из трехфазного асинхронного двигателя со
стальным массивным ротором, червячного и шестеренчатого редук-
122
торов с устройством для ручного управления и узла реостатов об-
ратной связи и конечных выключателей.
Применение в качестве электропривода специального асинхрон-
ного двигателя с массивным ротором обеспечивает повышение
коэффициента использования двигателя и получение мягких меха-
нических характеристик, удобных для регулирования скорости вра-
щения в большом диапазоне. Конечные выключатели предназначены
для остановки исполнительного механизма в предельных положени-
ях регулирующего органа, т. е. конечные выключатели разрывают
цепи управления соответствующих магнитных усилителей регулирую-
щего прибора БРМ-21. Один из реостатов обратной связи может
быть использован для получения сигнала обратной связи по поло-
жению выходного вала исполнительного механизма, а другой — для
подачи сигнала на дистанционный указатель положения типа
ДУП-К.
При работе исполнительного механизма БИМ-25/100 в комплек-
те с регулирующим прибором БРМ-21 управление электродвигате-
лем механизма осуществляется при помощи блока дросселей насы-
щения БДН-21М, содержащего пять дросселей и трансформаторы
обратной связи по скорости. Схема соединений исполнительного
механизма БИМ-25/100 с блоком дросселей насыщения БДН-21М
показана на рис. 59.
Дроссели насыщения ДН-1 и ДН-4 обеспечивают управление
вращением электродвигателя в одну сторону, дроссели ДН-3 и
ДН-5— в другую сторону. Дроссели ДН-1, ДН-3, ДН-4 и ДН-5
имеют по одной обмотке управления 5, 6, а дроссель ДН-2 — две
обмотки управления 5, 6 и 7, 8, включенные так, что создаваемые
ими магнитные потоки в сердечнике направлены встречно. Рабочие
обмотки дросселей насыщения включены в цепи питания статора
электродвигателя исполнительного механизма. Обмотки управления
дросселей включены последовательно в две группы. Каждая из
этих групп является нагрузкой одного из двух магнитных усилите-
лей регулирующего прибора БРМ-21. Для согласования выхода
магнитных усилителей с нагрузкой в блоке БДН-21М имеются со-
противления ПЭВ-50 100 ом.
При отсутствии тока в обмотках управления дросселей насы-
щения полные сопротивления рабочих обмоток дросселей равны
между собой и значительно превосходят по величине сопротивления
обмоток статора электродвигателя. В этих случаях разность по-
тенциалов между зажимами 1 и 3 обмоток двух фаз двигателя
равна нулю, так как эти обмотки включены в диагональ равнопле-
чего уравновешенного моста, образованного рабочими обмотками
дросселей ДН-1, ДН-3, ДН-4 и ДН-5, в другую диагональ которого
подано линейное напряжение. Ток фазы В, протекающий через об-
мотки двигателя, достаточно мал, и появляющееся в результате
протекания этого тока пульсирующее магнитное поле не создает
крутящего момента.
При подмагничивании дросселей насыщения ДН-1, ДН-2 и
ДН-4 сопротивление рабочих обмоток этих дросселей уменьшается,
на зажимах 1, 2 и 3 статора электродвигателя появляется трехфаз-
ное напряжение и двигатель начинает вращаться. С возрастанием
управляющего тока сопротивление рабочих обмоток дросселей па-
дает, напряжение на статоре двигателя повышается и соответствен-
но растет скорость вращения двигателя.
123
??.ов
124
При подмагничивании дросселей насыщения ДН-2, ДН-3 и
ДН-5 меняется порядок чередования фаз питающего напряжения и
электродвигатель вращается в другую сторону.
Подмагничивание дросселей насыщения прямого или обратного
направления вращения электродвигателя исполнительного механиз-
ма БИМ-25/100 осуществляется магнитными усилителями регулиру-
ющего прибора БРМ-21 в зависимости от величины и фазы вход-
ного сигнала.
В бесконтактном регулирующем приборе БРМ-21 подобно
БРМ-11 имеется стабилизирующая обратная связь по скорости вра-
щения двигателя исполнительного механизма. Сигнал положитель-
ной обратной связи по току электродвигателя образуется трансфор-
матором тока ТТ, первичные обмотки которого включены последо-
вательно в реверсируемые фазы двигателя исполнительного меха-
низма. Сигнал отрицательной обратной связи по напряжению на
двигателе исполнительного механизма вырабатывается трансформа-
тором напряжения TH, первичная обмотка которого включена меж-
ду реверсируемыми фазами двигателя. Вторичные обмотки транс-
форматоров тока ТТ и напряжения TH включены встречно. Согла-
сование величин сигналов положительной и отрицательной обратных
связей, а также фазы сигнала обратной связи по скорости с фазой
входного сигнала и опорного напряжения фазочувствительного кас-
када в регуляторе БРМ-21, так же как и в регуляторе БРМ-11,
осуществляется переменным сопротивлением и фазовращающей
/?С-цепочкой.
Рис. 59. Схема соединений блока дросселей насыщения
БДН-21М с исполнительным механизмом БИМ-25/100.
/ и V — к блоку магнитных усилителей регулирующего прибо-
ра БРМ-21; II и III — к блоку передней панели регулирующего
прибора БРМ-21; IV — к дистанционному указателю положения.
Глава пятая
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
17.	ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
Предварительный выбор исполнительного механизма как одного
из элементов системы автоматического регулирования производится
на основании сравнительного исследования статических и динами-
ческих свойств самой САР и тех требований, которые предъявляют-
ся со стороны объекта регулирования. После ориентировочного вы-
бора отдельных звеньев и определения общей структуры обычно
производится энергетический расчет САР. Задачей такого расчета
является согласование энергетических характеристик, и выявление
необходимой мощности различных, звеньев САР.
В связи с тем что исполнительные устройства и, в частности,
собственно исполнительные механизмы, являются обычно наиболее
мощными устройствами САР, энергетический расчет заключается
в первую очередь в определении необходимых энергетических харак-
теристик исполнительного механизма, наиболее полно и рационально
соответствующих его нагрузке, т. е. рабочему регулирующему орга-
ну. Следовательно, выбор типа исполнительного механизма, а также
необходимого момента или усилия на его выходном органе при
построении САР зависит в значительной мере от типа регулирую-
щего устройства, его нагрузочных характеристик, настройки и спо-
соба сочленения с исполнительным механизмом. После выбора
конкретного типа исполнительного механизма по энергетическим ха-
рактеристикам и уточнения состава и параметров отдельных звень-
ев САР часто производят повторный, уточняющий динамический
расчет этой системы. Если для САР выбор исполнительного меха-
низма по энергетическим параметрам производится в сочетании
с расчетом динамики процесса регулирования, то для систем дистан-
ционного управления исполнительные механизмы выбираются, как
правило, только по энергетическим показателям, определяемым за-
данным рабочим органом.
При автоматизации производственных процессов находят при-
менение самые разнообразные регулирующие органы, отличающиеся
друг от друга не только принципом действия и конструктивным
выполнением, но и нагрузочными характеристиками. Нередко наблю-
дается также, что даже аналогичные типы регулирующих органов,
но изготовленные в разное время или разными изготовителями, так-
же имеют различные нагрузочные характеристики. Кроме того, на-
грузочные характеристики регулирующих органов зависят от зна-
чений таких параметров рабочей среды (вещества), как давление,
расход, температура, вязкость, плотность и т. п. Таким образом^
величина силового воздействия на регулирующий орган, необходи*
126
мая для его перемещения, в каждом конкретном случае зависит
от типа регулирующего органа, условий его применения, качества
наладки и способа сочленения с исполнительным механизмом.
Для выбора исполнительного механизма по величине момента
или усилия на выходном валу (штоке) необходимо знать наиболь-
шую абсолютную величину практически возможного статического
момента или усилия, возникающего на приводном элементе регу-
лирующего органа при его перемещении как в одном, так и в дру-
гом направлении во всем диапазоне регулирования при изменении
нагрузки от холостого хода до 100%. Во внимание должно прини-
маться такое сочетание одновременно действующих на регулирую-
щий орган факторов, которое приводит к возникновению наибольше-
го статического момента или усилия при перемещении регулирую-
щего органа с установившейся скоростью.
Исходя из величины наибольшего момента или усилия, которые
могут быть на регулирующем органе, выбирается ближайший по
характеристикам исполнительный механизм, номинальный момент
или усилие которого, приведенные к регулирующему органу, равны
или больше статического момента или усилия на регулирующем
органе. Естественное увеличение момента (усилия) ури трогании
или изменении скорости регулирующего органа не должно вызывать
опасений, так как пусковой момент (усилие) исполнительного меха-
низма превышает номинальный не менее чем в 1,7 раза, что обычно
значительно выше возможных случайных повышений моментов (уси-
лий) сопротивления. Если же известно, что по условиям эксплуа-
тации возможно возникновение значительно больших кратковремен-
ных моментов (усилий) сопротивления, то при выборе механизма
нужно исходить из сравнения возможной величины этого сопротив-
ления с пусковым моментом (усилием) на его выходном органе.
Приведенные соображения справедливы для исполнительных ме-
ханизмов типа МЭО, МЭМ и МЭП, в технических характеристиках
которых указываются величины номинальных моментов или усилий
на выходном органе. Но для колонок дистанционного управления
(КДУ) приводимые в технических характеристиках значения мо-
ментов на выходном валу (25, 100, 200 и 400 кге • м) соответствуют
их максимальному моменту и должны рассматриваться как пуско-
вые моменты. Это же относится к исполнительным механизмам
типа ДР-М, ДР-1М, ПР-М и ПРИМ, наибольший момент которых
равен 0,1 кге • м. Следует помнить также, что кратность пускового
момента однооборотных исполнительных механизмов типа МЭК
в зависимости от модификации не превышает 1,25 или 1,5.
В некоторых случаях по условиям работы системы регулирова-
ния бывает необходимо перемещать регулирующий орган до конеч-
ных положений. Строго говоря, такой режим работы регулирующих
органов возможен только при наличии исполнительных механизмов,
допускающих работу на упор, т. е. в режиме короткого замыкания,
или же при наличии в механизме устройства, отключающего
электродвигатель при возникновении недопустимых перегрузок.
Подобные защитные устройства в регулирующих исполнительных
механизмах применяются редко из-за нестабильной работы и опа-
сения уменьшить надежность механизма. В практике использования
электрических исполнительных механизмов имеют место случаи,
когда перемещение регулирующего органа до конечных положений,
ограниченных упорами, производится исполнительным механизмом,
в принципе не рассчитанным на такой режим работы, однако ра-
127
ботаюЩиМ достаточно стабильно. Происходит это потому, Что боль-
шинство исполнительных механизмов сочленяется с регулирующими
органами не жестко, а через систему рычагов и тяг, деформация ко-
торых в крайних положениях хотя и приводит к значительному
возрастанию моментов и усилий, но исключает поломку (сгорание
электродвигателя) механизма.
При применении исполнительных механизмов, не имеющих спе-
циальных устройств для ограничения предельного момента (усилия),
но допускающих работу на упор, необходимо учитывать, что такие
механизмы при достижении упора развивают момент, превышающий
номинальный в общем случае в 2—3,5 раза. Возникновения больших
перегрузок при достижении упора не исключены и в исполнитель-
ных механизмах, снабженных устройствами ограничения предельно-
го момента. Это объясняется тем, что стабильность настройки
устройств ограничения предельного момента находится в пределах
20—30% от величины действующего значения момента. Кроме того,
настройка этих устройств всегда практически производится субъек-
тивно без количественной проверки. В этой связи устройства огра-
ничения предельного момента чаще используются не для ограни-
чения величин моментов или усилий, действующих на регулирую-
щий орган, а для защиты электродвигателя механизма от недопус-
тимых перегрузок. Применение исполнительных механизмов,
допускающих работу на упор, исключает необходимость устройства
ограничения момента (усилия), действующего на регулирующий
орган.
Существенным фактором, влияющим на выбор исполнительного
механизма, является его надежность. Надежность работы исполни-
тельного механизма, приводящего в действие регулирующий орган,
во многом определяет надежность всей системы автоматического
регулирования, так как из всех звеньев системы регулирования
именно исполнительное устройство работает в наиболее тяжелых
условиях. Поэтому при выборе собственно исполнительных меха-
низмов и способов управления ими для систем автоматического
регулирования предпочтение следует отдавать тем типам или моди-
фикациям, которые при одинаковом качестве регулирования обес-
печивают большую надежность. Наибольшую надежность электри-
ческие исполнительные механизмы имеют при бесконтактном испол-
нении электродвигателя и силовых управляющих элементов.
Помимо рассмотренных факторов, при выборе исполнительных
механизмов должны приниматься во внимание конструктивные осо-
бенности регулирующих органов, определяющие вид исполнитель-
ного механизма (многооборотный, однооборотный или прямоход-
ный), а также требования к исполнению исполнительных механиз-
мов (общепромышленное, пылеводозащищенное, взрывозащищенное,
морское, тропическое и т. п.), вытекающие из условий их эксплуа-
тации.
Следует указать на дополнительные трудности, возникающие
в настоящее время при выборе наиболее рациональной конструкции
и модификации электрических исполнительных механизмов из-за
практического отсутствия механизмов с прямоходным движением
выходного устройства (если не считать маломощных механизмов
типа ДР-М и ПР-М) и ограниченности модификаций многооборот-
ных исполнительных механизмов. Это обусловливает зачастую не-
оправданное применение однооборотных исполнительных механиз-
мов для управления почти всеми известными видами регулирующих
128
органов. В то же время применение многооборотных исполнительных
механизмов в системах регулирования в большинстве случаев сле-
дует рассматривать как вынужденное из-за наличия соответствую-
щих видов регулирующих органов. В перспективе с расширением
выпуска прямоходных механизмов регулирующая арматура должна
быть ориентирована прежде всего на их использование. Прямоход-
ные механизмы, объединяя функциональные особенности многообо-
ротных механизмов, содержат силовой поступательно перемещаю-
щийся выходной орган, который обеспечивает более качественное
воспроизведение закона регулирования.
При сопоставлении особенностей трех основных видов электри-
ческих исполнительных механизмов можно установить общую тен-
денцию их применения, вытекающую из специфики работы регу-
лирующих органов в различных условиях — область применения
однооборотных (МЭО) и прямоходных (МЭП) исполнительных
механизмов в системах регулирования в основном ограничивается
управлением регулирующими органами с малой и средней площадью
проходного сечения, а многооборотных (МЭМ) — с большой пло-
щадью проходного сечения.
Отсюда вытекает взаимное соответствие выходных мощностей
механизмов типа МЭО и МЭП и значительно больший уровень мощ-
ности в механизмах МЭМ. Это же может явиться основой более
тесной унификации механизмов МЭО и МЭП.
В практике эксплуатации исполнительных механизмов нередко
возникают вопросы о возможности замены одного механизма дру-
гим. Некоторое общее представление о взаимозаменяемости элек-
трических исполнительных механизмов различных типов, выпускае-
мых в настоящее время промышленностью, может дать табл. 16
приложения 2, где приведены типы исполнительных механизмов,
которыми при необходимости могут быть заменены основные мо-
дели.
18.	КРАТКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ
РЕГУЛИРУЮЩИХ ОРГАНОВ
Выше отмечалось, что выбор исполнительных механизмов для
систем автоматического регулирования и дистанционного управле-
ния в значительной мере определяется характеристиками и конст-
рукцией регулирующих органов. Подробное рассмотрение регули-
рующих органов не является целью данной работы и может быть
найдено, например, в [Л. 20, 25]. Обследования различных автома-
тизированных промышленных установок показали, что на практике
часто применяются исполнительные механизмы с большим запасом
по моменту. Очевидно, что подобные не всегда обоснованные за-
вышения установленной мощности исполнительных механизмов
с экономической точки зрения не рациональны.
Для иллюстранции подхода к выбору исполнительных механиз-
мов рассмотрим некоторые регулирующие органы, наиболее широко
используемые в практике автоматизации, в частности при автома-
тизации агрегатов собственных нужд электростанций.
Направляющие аппараты осевого действия (рис. 60) обычно
применяются для регулирования производительности вентиляторов
как нагнетающих, так и всасывающих. Аппараты имеют устройство,
обеспечивающее одновременный синхронный поворот направляющих
лопаток при повороте одного рычага или приводного колеса, рас-
9—1258	129
Положенного на аппарате, на угол 0. Полный угол поворота лдйй-
ток обычно не превышает 90°.
Моменты, приведенные к органу, воспринимающему воздействие
от исполнительного механизма, обычно не уравновешены и в общем
случае характеризуются наличием активного момента. И только
большие потери на трение в некоторых конструкциях компенсируют
сопутствующий момент, чаще возникающий при закрывании.
В целом работа регулирующего органа характеризуется доста-
точной равномерностью момента нагрузки. Некоторое возрастание,
а иногда и уменьшение приведенного к исполнительному механизму
момента в зоне крайних положений обычно связано с неправиль-
Рис. 60. Направляющий аппарат осевого
действия.
ностью выбора размеров элементов, сочленяющих механизм с регу-
лирующим органом, а иногда также с дефектами настройки меха-
низма, когда регулирующий орган слишком плотно прижимается
к своим ограничителям. Это же может явиться причиной возникно-
вения значительного сопутствующего момента в начальный период
движения механизма.
Для управления направляющим аппаратом осевого действия
целесообразны применение однооборотного исполнительного меха-
низма и сочленение его с приводным элементом направляющего
аппарата с помощью тяги. В некоторых случаях возможно соедине-
ние выходного вала механизма с валом поворотного рычага с по-
мощью муфты. Рабочий угол поворота выходного вала механизма
обычно принимается до 90°.
Необходимый типоразмер исполнительного механизма зависит
от напора, температуры газов и производительности вентилятора,
в потоке которого стоит направляющий аппарат. Рассмотрим не-
сколько примеров.
1.	Направляющий аппарат вентилятора ВД-12 с максимальной
производительностью 70-103 м?/ч и полным напором 390 кгс/м2
имеет при приводном колесе противодействующие моменты — при
130
открывании до 11 кгс • му а при закрывании до 27 кгс • м. Момент,
приведенный к валу механизма, не превышает 5,5 кгс • м. Для
управления таким направляющим аппаратом чаще всего используют
колонку дистанционного управления (КДУ) с редуктором малой
модели РМ. Наиболее целесообразно в этом случае применение
исполнительного механизма МЭО-10.
2.	Осевые направляющие аппараты дымососа двустороннего
всасывания ЦР-40 производительностью 145 • 103 м3/ч с полным
напором 320 кгс]м2 (два аппарата). Наибольший противодействую-
щий момент на участке регулирования относительно оси рычага
аппарата при открывании 45 кгс - м и при закрывании 24 кгс * м.
Моменты, приведенные к валу механизма, не превышают 32 кгс • м.
С учетом управления сразу двумя аппаратами возможно примене-
ние исполнительного механизма МЭО-63 или КДУ с редуктором
большой модели РБ.
3.	Направляющий аппарат осевого двухступенчатого дымосо-
са До-31,5, предназначенного для отсоса газов пылеугольных кот-
лов производительностью 950 т пара в час. При открывании аппа-
рата на приводном колесе возникает момент, наибольшая противо-
действующая величина которого сначала резко, а потом постепенно
возрастает и достигает 600 кгс * м. При закрывании возникает со-
путствующий момент до 300 кгс • м. В данном случае наиболее це-
лесообразно применение механизма МЭО-Ю00.
Регулирующие клапаны дутьевых вентиляторов (рис. 61) при-
меняются для регулирования
бочую зону. Их подвижный
элемент, приводимый в дви-
жение выведенным за воз-
духовод рычагом, повора-
чивается обычно в пределах
от 0 до 90° или от 0 до 60°
при необходимости более
плотного закрывания.
Моменты, приведенные
к рычагу клапана, обычно
тоже не уравновешены, но
сопутствующие моменты
имеют небольшие величины
расхода воздуха, подаваемого в ра-
или совсем	отсутствуют.	Р|1С< б1 Поворотная заСдонка.
Только в положении «за-
крыто» при плотном за-
крывании возможно возникновение больших моментов. На
остальном участке работы клапана моменты довольно равно-
мерные и имеют малые величины. До настоящего времени такие
клапаны обычно соединяют с механизмами с помощью тяг. Однако
появление малогабаритных однооборотных механизмов с фланце-
вым креплением, допускающих работу на упор для плотного за-
крывания клапана, делает целесообразным непосредственную уста-
новку исполнительного механизма на воздуховоде и соединение его
с осью клапана с помощью муфты. Так, регулирующий клапан рас-
хода воздуха вентилятора ВМ-40/730/90/1450 с наибольшей произ-
водительностью 70-Ю3 м3/ч и полным напором 650 кгс!м2 имеет
угол поворота 60°. При открывании на оси рычага клапана возни-
кает сопутствующий момент с наибольшей устойчивой величиной
до 1 кгС'М. При закрывании возникает противодействующий мо-
9е
131
мент до 5 кгс • м. В этом случае наиболее целесообразно приме-
нение механизмов МЭО-10 или МЭО-4.
Направляющие аппараты шиберного типа (рис. 62) исполь-
зуются для регулирования расхода воздуха дутьевых или всасываю-
щих вентиляторов. Аппараты с проходным каналом прямоугольной
формы содержат несколько синхронно поворачивающихся створок.
Поворот створок в пределах 0—90° или менее осуществляется по-
воротом рычага, насаженного на ось одной из створок.
Моменты, возникающие на оси рычага, характеризуются доволь-
но большим разнообразием. Но в целом они имеют противодей-
ствующее значение при открывании и в пределах от такой же про-
Рис. 62. Направляющий аппарат шиберного типа.
тиводействующей до примерно половины сопутствующей величины
при закрывании. Нередко не совсем удачная настройка и соедине-
ние механизма с регулирующим аппаратом приводят к возникнове-
нию значительных моментов в крайних положениях регулирующего
органа за счет упругих деформаций элементов.
Управление шиберами осуществляется обычно с помощью одно-
оборотных механизмов с соединением их рычага с рычагом аппа-
рата с помощью тяги. Мощность исполнительного механизма за-
висит от мощности вентилятора либо дымососа и полноты регули-
рования производительности, осуществляемой аппаратом.
1. Направляющий аппарат регулирования производительности
дымососа с параметрами: производительность до 175 • 103 л3/ч,
полный напор 340 кгс!м2, температура отсасываемых газов до 140° С.
Как при открывании, так и при закрывании в рабочем диапазоне
поворота наблюдается противодействующий момент, достигающий на
оси рычага шибера 20 кгс-м. В данном случае может быть при-
менен исполнительный механизм МЭО-25.
2. Шиберные направляющие аппараты для регулирования разре-
жения, осуществляемого двусторонними дымососами типа Д18Х2.
Наибольший противодействующий момент при открывании дости-
гает 100 кгс-м, а при закрывании — сопутствующий — до 30 кгс-м.
Целесообразно применение механизма МЭО-160.
Регулирующие органы дисковых питателей (рис. 63) служат
для регулирования подачи сыпучих материалов. Регулирующим
органом является нож, изменение положения которого регулирует
подачу материала из бункера на подающий транспортер. Изменение
132
положения ножа вокруг вертикальной оси осуществляется обычно
в пределах угла, не большего 60°.
Исполнительный механизм чаще всею бывает несколько удален
от питателя и управляет поворотом ножа через тягу. При этом мо-
гут быть применены как однооборотные, так и прямоходные меха-
низмы. При применении однооборотных механизмов возможен
выигрыш в моменте за счет увеличения угла поворота его выход-
ного вала. При значительном угле поворота ножа и ограниченной
длине тяги однооборотный меха-
низм должен быть установлен так,
чтобы выходной вал был верти-
кальным.
Моменты, возникающие на оси
поворота ножа, бывают довольно
равномерными и обычно возраста-
ют с увеличением производитель-
ности питателя. Резких возраста-
ний моментов в крайних положе-
ниях не наблюдается. Возможны
сопутствующие моменты при дви-
жении ножа в сторону увеличения
производительности питателя. Но
в зависимости от профиля ножа
и расположения оси его пово-
рота возможно также возник-
новение значительного противо-
действующего момента даже при
увеличении производительности
питателя.
1. Дисковый питатель типа
ПСЦ-850/20 регулирует подачу
дробленого угля, производитель-
ность до 20 т/ч. Диапазон регули-
Рис. 63. Схема дискового пита-
теля.
1 —• вращающийся диск; 2 — нож;
3 — бункер; 4 — транспортер.
рования производительности от 50
до 100%. При открывании про-
исходит постепенное увеличение
противодействующего момента до
14 кгс-м, а затем уменьшение.
При закрывании противодействую-
щий момент постепенно уменьшается, имея начальную величину
10 кге • м. Полный угол поворота ножа составляет 30°. Момент,
приведенный к валу механизма, не превышает 8 кге • м. Целесооб-
разно применение механизма МЭО-10.
2. Питатель сырого угля производительностью до 40 т/ч (диа-
метр диска 1 500 мм, число оборотов 5,4 обIмин) осуществляет ре-
гулирование в пределах от 0 до 100%. Угол поворота ножа состав-
ляет 50°. При открывании, т. е. при увеличении производительности
питателя, противодействующий момент на оси ножа достигает
18 кге-м, затем убывает до практически постоянной величины
в 11 кге • м. При закрывании момент также противодействующий,
он почти постоянен в пределах 17—19 кге • м. В данном случае це-
лесообразно применение механизма МЭО-25. Наблюдаемое различие
в характере изменений моментов в этом и предыдущем примере
связано с различием конфигурации ножа — плоского в этом случае
и серповидного в предыдущем.
133
В других случаях работы питателей в подобных условиях мо-
менты, возникающие при повороте ножа, могут быть значительно
меньше. Следовательно, для управления описанными регулирую-
щими органами достаточно использование исполнительных механиз-
мов с небольшими моментами на выходном валу.
Регулирующие золотниковые поворотные клапаны (рис. 64)
применяются на трубопроводах для регулирования подачи (рас-
хода) жидких и газообразных веществ как при малых, так и до-
вольно высоких давлениях и. температурах. Золотник соединен с ва-
лом, выведенным через уплотнение
поверх клапана. Регулирование осу-
ществляется изменением проходного
сечения золотника при повороте вала
обычно в пределах 90°. Расходная
характеристика напоминает пологую
возрастающую экспоненту.
На валу клапана всегда действу-
ет противодействующий момент, до-
вольно равномерный и мало завися-
щий от расхода иногда несколько
возрастающий при положении «за-
крыто». Поэтому даже для клапанов
со значительным максимальным рас-
ходом возможно применение меха-
низмов с небольшими моментами.
В настоящее время для управления
такими клапанами используются од-
нооборотные механизмы, сочленение
которых с клапаном осуществляется
Рис. 64. Регулирующий по- с помощью тяги.
воротный золотниковый кла-	• Р^УЛИРУЮ1ДИИ поворотный
пан	клапан £>у = 20 мм с максимальным
расходом воды до 1 т/ч служит для
регулирования подачи в котел пита-
тельной воды с давлением 155 кгс!см2 3. Крутящий момент на валу
клапана колеблется в пределах 8—9 кгс • м как при открывании,
так и при закрывании.
2. Регулирующий поворотный клапан £)у = 175 мм с макси-
мальным расходом воды 260 т[ч служит для регулирования подачи
питательной воды с давлением 130 кгс!см2 и температурой 230° С.
Момент на валу клапана в положении «закрыто» и около него со-
ставляет 10 кгс-м, а в остальной части диапазона регулирования
около 6 кгс - м.
3. Регулирующие поворотные клапаны Dy—100 мм с макси-
мальным расходом воды 70 т/ч регулируют расход питательной
воды и воды, подаваемой в пароохладитель; давление питательной
воды 45 кгс/см2. Стабильно действующие моменты на валу раз-
личных клапанов находятся в пределах 4—5 и 6—8 кгс • м, и только
у некоторых из них наблюдается увеличение в крайних положениях
до 12 кгс - м.
Как видно из рассмотренных примеров, управление поворотным
клапаном почти во всех случаях возможно исполнительным меха-
низмом типа МЭО-10. В связи с этим встает вопрос о целесообраз-
ности сочленения механизма с клапаном не через тягу, а непосред-
ственно путем установки его фланца на стойке на трубопроводе и
134
СОёДйнения с валом клапана с помощью муфты. Такие возможности
открываются с появлением малогабаритных однооборотных меха-
низмов с фланцевым креплением и с работой на упор, допускаю-
щих широкий диапазон углов поворота выходного вала. Компакт-
ность конструкции, отсутствие вредных, иногда значительных, боко-
вых сил, действующих на направляющие и уплотнения, увеличение
срока безремонтной службы клапанов, а также уменьшение люф-
тов и отсутствие искажений поворота делают этот способ сочлене-
ния предпочтительным. Только при
наличии активной агрессивной среды
около клапана и возникающей при этом
необходимости удаления механизма мо-
жет быть оправдано его соединение с
клапаном через* тягу.
Клапаны, регулирующие шиберные
или задвижки (рис. 65) применяются
для тех же целей, что и поворотные
клапаны, но при больших давлениях.
Они представляют собой шибер с про-
ходным отверстием или без него, посту-
пательно перемещающийся в корпусе
клапана под действием штока, выведен-
ного через уплотнение поверх клапана.
Расходная характеристика аналогична
характеристикам поворотных клапанов.
В начальный момент движения шибера
при открывании клапана на шток дей-
ствует противодействующая сила в ре-
зультате трения шибера в направляю-
щих и штока в уплотнении, но затем
возникает сопутствующая сила, доволь-
но равномерная на всем дальнейшем
ходе шибера. При закрывании действу-
ет почти постоянная с небольшим воз-
Рис. 65. Шиберный регу-
лирующий клапан (за-
движка).
растанием сила, противодействующая
движению шибера.
Шиберные клапаны применяются
часто как запорные с ручным или ди-
станционным приводом. Поэтому вы-
пускаются клапаны с £>у от 50 до
2 000 мм при рабочих давлениях от ничтожно малых до 700 кгс!см2.
При использовании шиберных клапанов с £>у до 300 мм в каче-
стве регулирующих целесообразно применение прямоходных ис-
полнительных механизмов, а при больших диаметрах — много-
оборотных.
Однако до настоящего времени для управления малыми и сред-
. ними типами клапанов из-за отсутствия прямоходных применяются
однооборотные механизмы, сочлененные с клапаном с помощью ры-
чагов и тяг. Например, регулирующий клапан Dy = 50 мм ти-
па ВАЗ-757-50-0м служит для регулирования расхода воды, посту-
пающей в пароохладитель. Ход штока клапана 40 мм, расход воды
при 60% открытия клапана 40 т[ч, давление питательной воды
195 кгс!см2, давление в котле 135 кгс!см2. При открывании на шток
клапана действует сопутствующее усилие величиной до 310 кгс,
а при закрывании — противодействующее усилие постоянно и до-
135
стигает в момент закрытия 770 кге. Для управления клапаном
используется .исполнительный механизм типа МЭО-25, тогда как
здесь наиболее целесообразно применение прямоходного механизма
типа МЭП-Г000.
К числу регулирующих органов, для управления которыми наи-
более целесообразно было бы применение прямоходных исполни-
тельных механизмов вместо применяющихся однооборотных, можно
отнести также следующие.
Рис. 66. Двухседельные регулирующие клапаны,
а — с массивным стержневым плунжером; б — с ци-
линдрическим плунжером.
Односедельные и игольчатые регулирующие клапаны применя-
ются для регулирования расхода жидких и газообразных веществ
при высоких давлениях и температурах. Их регулирующий орган
осуществляет поступательное движение в небольших пределах. Рас-
ходная характеристика в зависимости от вида плунжера и седла
может быть линейной или близкой к ней. На выходной шток клапа-
на в положении закрыто действует значительная односторонняя си-
ла, вызванная реакцией седла и давлением рабочего вещества. Но
по мере открывания эта сопутствующая сила быстро убывает, оста-
ваясь незначительной, а иногда даже возникает противодействую-
щая сила, вызванная большим трением штока в уплотнении.
136
Рис. 67. Шланговый регулирующий клапан.
При закрывании клапана действует сначала относительно не-
большая, а затем значительная противодействующая сила. Способы
управления клапанами такого типа такие же, как и шиберными кла-
панами.
Применяются седельные клапа-
ны с от 25 до 100 мм с рабочими
давлениями до 200 кгс!см2 и иголь-
чатые с Dy от 6 до 25 мм с рабо-
чими давлениями до 1 500 кгс]см2.
Двухседельные регулирующие
клапаны (рис. 66) применяются на
трубопроводах для регулирования
подачи жидких и газообразных ве
ществ со	средними давлениями.
’Сдвоенные	регулирующие органы
клапана перемещаются в небольших
пределах одновременно при посту-
пательном движении штока. Расход-
ная характеристика в зависимости
от вида плунжеров и седел может
быть линейной или близкой к ней.
На выходной шток клапана в
положении «закрыто» действует в
некоторых случаях возможная реак-
ция седел и небольшая составляю-
щая от давления рабочей среды, ко-
торые в целом могут быть компен-
сированы трением в уплотнении вы-
вода штока. Характер действия на-
грузок на шток клапана при работе
Рис. 68. Смесительный кла-
пан.
в общем случае может быть как про-
тиводействующий, так и сопутствую-
щий. Это зависит от вида сборки
клапана: прямого или обратного. Вы-
пускаются клапаны с Dy от 25 до 300 мм с рабочими давлениями
до 320 кгс!см2.
137
Клапаны, регулирующие шланговые (рис. 67) применяются на
трубопроводах для регулирования чистых и загрязненных сред при
температуре до 40° С и небольших давлениях. Основной частью
клапана является небольшой встроенный в корпус резиновый шланг,
который пережимается специальным грибком, перемещающимся по-
ступательно под действием штока. Расходная характеристика кла-
панов близка к линейной.
Выпускаются шланговые регулирующие клапаны с £>у от 10 до
100 мм для работы при давлениях до 10 кгс!см2.
Клапаны смесительные (рис. 68) применяются на трубопрово-
дах для воды и других жидких сред при температуре до 150° С,
а некоторые виды до 350° С. Рабочее давление обычно не превы-
шает 6 кгс!см2. Смесительные трехходовые клапаны имеют регули-
рующую втулку, перемещающуюся в седлах и регулирующую тем
самым соотношение подачи жидкости из двух подающих патрубков
в третий. Клапан может полностью перекрыть подачу жидкости из
одного подающего .патрубка. Характеристика смешения — линейная.
Выпускаются смесительные клапаны с Ру от 20 до 150 мм.
19. СОЧЛЕНЕНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
С РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ
Качество работы исполнительного устройства в системе управ-
ления в значительной мере зависит от того, каким образом осуще-
ствляется соединение исполнительного механизма с рабочим орга-
ном. Способы сочленения электрического исполнительного механизма
с рабочими органами определяются в каждом конкретном случае
в зависимости от типа и конструкции рабочего органа и исполни-
тельного механизма, их взаимного расположения, требуемого харак-
тера перемещения рабочего органа и других местных условий. Су-
ществует довольно много различных способов таких сочленений.
Наиболее простым, компактным и жестким видом сочленения
является непосредственное соединение выходного вала (штока)
исполнительного механизма с валом или штоком рабочего органа.
Величины перемещений выходного устройства исполнительного ме-
ханизма и подвижной части рабочего органа при этом способе со-
членения одинаковы, а скорости равны. Подобные способы сочлене-
ния широко применяются при использовании электромагнитных
исполнительных механизмов (рис. 11 и 12), а также многооборот-
ных исполнительных механизмов (электроприводов), приводящих
в действие запорную трубопроводную арматуру (рис. 69). Непо-
средственное сочленение с рабочим органом выходного вала одно-
оборотного исполнительного механизма применяется еще довольно
редко как в связи с отсутствием широкого выпуска однооборотных
механизмов, допускающих фланцевое крепление, так и из-за отсут-
ствия нормализованных соединительных элементов. Один из вариан-
тов соединения однооборотного исполнительного механизма с по-
воротной заслонкой приведен на рис. 70.
К системам с непосредственной связью относятся и такие кон-
струкции, в которых связь между исполнительным механизмом
и рабочим органом хотя и осуществляется с помощью каких-либо
промежуточных звеньев, однако остается линейной или достаточно
13§
близкой к линейной. При этом величины перемещения выходного
вала исполнительного механизма и подвижного элемента рабочего
органа различаются только масштабом. В качестве промежуточных
звеньев здесь чаще всего применяют различного рода тяги, рычаги,
тросы и т. п. На рис. 71 показан пример сочленения подобного
рода.
Наибольшее распространение получили способы сочленения
с нелинейными связями между исполнительным механизмом и ра-
бочим органом. Эти связи позво-
ляют за счет некоторых конструк-
тивных усложнений решать зада-
чу создания неравных перемеще-
ний рабочего органа при отно-
сительно равных перемещениях
выходного элемента исполнитель-
ного механизма, а также расши-
ряют границы возможных взаи-
морасположений рабочего органа
и механизма.
Обычно такие сочленения вы-
полняются либо как шарнирный
четырехзвенник (иногда много-
звенпик), либо как устройство с
профильными кулачками. Не-
сколько примеров многозвенной
кинематической овязи исполни-
тельных механизмов с различны-
ми рабочими органами приведено
на рис. 72.
В системах автоматического
регулирования применение нели-
нейных кинематических связей
между исполнительным механиз-
мом и регулирующим органом
позволяет при необходимости из-
менять статические (расходные)
характеристики регулирующих
Органов [Л. 20]. Так, ограничив
ход регулирующего органа nip и
полном ходе выходного устрой-
ства исполнительного механизма,
можно использовать только бла-
гоприятный участок расходной
ветствующего подбора длин соединительных звеньев можно
получить такое сочленение, при котором начальным положениям
выходного устройства исполнительного механизма соответствует
меньший угол поворота регулирующего органа, а конечным —
больший.
В качестве примера рассмотрим кинематические схемы сочлене-
ний исполнительного механизма с регулирующим органом, приве-
денные на рис. 73.
Скорость перемещения соединительной тяги (точка а) по вер-
тикали непостоянна в диапазоне полного перемещения рычага вы-
ходного вала исполнительного механизма, а следовательно, непо-
стоянна и скорость открытия или закрытия регулирующего клапана.
Рис. 69. Клиновая задвижка
с электроприводом типа
87В080.
характеристики. За счет соот-
139
Рис. 70. Непосредствен-
ное сочленение однообо-
ротного исполнительного
механизма с поворотной
заслонкой.
мом так, как показано на
В момент, когда рычаг выходного вала
находится вблизи точки а скорость ма-
ксимальна, а вблизи точек а\ и аг—
минимальна.
В случае, когда расходная харак-
теристика регулирующего органа линей-
на, сочленение выполняется так, как
-показано на рис. 73,а. Если же необ-
ходимо получить нелинейную расходную
характеристику или, наоборот, нелиней-
ную приблизить к линейной, то, изме-
няя длину соединительной тяги при
среднем положении рычага клапана,
рычаг выходного вала устанавливают
в промежуточное положение между
точками а и аг или а и а^ в зависимо-
сти от того в какой части всего диапа-
зона перемещения надо изменить рас-
ходную характеристику клапана (рис.
73,6). При этом изменение расходной
характеристики происходит за счет то-
го, что скорости перемещения рычага
клапана в начале и в конце полного
диапазона будут несимметричны отно-
сительно среднего положения.
Положим, что клапан, сочле-
ненный с исполнительным механиз-
рис. 73,а, имеет расходную характеристи-
ку Qi=/i(cp), где р —угол поворота выходного вала исполнитель-
ного механизма (рис. 74).
Характеристика сочленения	(<р) в этом случае линейна,
расходной характеристики клапана Q2 = f2(<p), близкой
очевидно, необходимо характеристику сочленения
h
изменить на г-----= f2 (»), т, е, выполнить сочле-
"максг
это показано на рис, 73,6.
Необходимые расчеты кинематической схемы связи регулирую-
щего органа с исполнительным механизмом для получения требуе-
мой зависимости между расходом и положением выходного устрой-
ства исполнительного механизма могут производиться как аналити-
чески, так и графически [Л. 23]. Иногда необходимые длины соеди-
нительных звеньев подбираются опытным путем.
Связь исполнительного механизма с регулирующим органом при
помощи профильной шайбы (рис. 75) дает возможность получать
неодинаковые соотношения перемещений вала и клапана для раз-
личных участков и изменять эти соотношения в довольно широких
пределах. Применение шайб определенного профиля позволяет по-
лучить исполнительное устройство с заданной характеристикой при
использовании стандартных исполнительных механизмов и регули-
рующих органов.
Определение -профиля шайбы может производиться аналитиче-
ским или экспериментальным путем.
140
Для получения
к линейной,
h
h-----=	(?)
"макс1
нение так, как
В некоторых случаях необходимость сочленения исполнитель-
ного механизма с рабочим органом посредством сложного много-
звенника обусловливается специфическими условиями эксплуатации.
На рис. 76 показан пример такого сочленения. Рабочий орган —
регулирующий клапан — расположен в нормально необслуживае-
мом помещении (зона повышенной радиации, токсичности, взрыво-
По fl
Рис. 71. Сочленение механизма дистанционного управления типа
КДУ-1/П с регулирующим клапаном.
/ — корпус КДУ-1/П; // — регулирующий клапан; /// — червячный редуктор;
/V — реверсивный магнитный контактор МКР-0; V — штанга; VI — электро-
двигатель.
опасности и т. п.). Связь рабочего органа с исполнительным меха-
низмом здесь обеспечивается с помощью целого ряда соединитель-
ных тяг и шарниров, проходящих через защитное перекрытие.
Общим требованием, которое предъявляется к отдельным де-
талям и узлам, применяемым для сочленения исполнительных меха-
низмов с рабочими органами, является необходимость обеспечения
достаточной жесткости соединений и минимальных люфтов в кине-
матических парах. При этом .влияние на качество работы системы
управления упругих деформаций передаточных звеньев и зазоров
в соединениях, вызывающих дополнительное запаздывание, должно
быть сведено к минимуму. Даже незначительные на первый взгляд
141
Рис. 72. Многозвенная ки-
нематическая СВЯЗЬ ИСПОЛ"
- нительного механизма с ра-
бочими органами.
а —с клапаном; б —с направ-
ляющим аппаратом шиберного
типа; в — с направляющим
аппаратом осевого действия;
г — с двумя поворотными за-
слонками.
142
‘miivc.
Рис. 73. Схемы сочленения исполнительного механизма с ре-
гулирующим клапаном.
а — линейная связь; б — нелинейная связь.
Рис. 74. Характеристика регулирую-
щего клапана при двух вариантах
сочленения.
143
люфты в шарнирах многозвенного сочленения в сумме могут дать
величину, достигающую 5—10% общего хода рабочего органа, и
внести таким образом в систему автоматического регулирования
значительную нелинейность.
Рис. 75. Связь исполнительного
механизма с регулирующим орга-
ном при помощи профильной
шайбы.
20. МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
МЕХАНИЗМОВ
Общие нормы, определяющие требования к нормальным усло-
виям эксплуатации электрических исполнительных механизмов,
установлены ГОСТ 7192-62 *. Однако для обеспечения нормальной
работы каждого конкретного исполнительного механизма необхо-
димо руководствоваться монтажно-эксплуатационными инструкция-
ми для данного типа исполнительного механизма, разработанными
заводами-изготовителями этих механизмов.
Для общепромышленных исполнительных механизмов ти-
пов МЭО, МЭМ и МЭП приняты следующие общие условия ра-
боты:
температура окружающего воздуха от —30 до +60° С;
относительная влажность воздуха от 30 до 80%;
вибрация с частотой до 30 гц с амплитудой до 0,2 мм;
допускается воздействие пыли и брызг воды.
В общем случае электрические исполнительные механизмы мо-
гут устанавливаться непосредственно на рабочих органах, на полу,
стенах, а также разного рода конструкциях. Для прямоходных
и многооборотных механизмов нет ограничений по относительному
расположению их в пространстве. Однооборотные механизмы обыч-
но должны устанавливаться так, чтобы их выходной вал был рас-
положен горизонтально с допустимым отклонением от горизонтали
не более 15°. Это ограничение объясняется применением жидких
смазок в зубчатой передаче редуктора, а иногда и условиями со-
блюдения теплового режима работы электродвигателя.
Исполнительные механизмы, устанавливаемые не на рабочем
органе (чаще однооборотные), должны монтироваться на жестком
* Данный ГОСТ не распространяется на исполнительные меха-
низмы — электроприводы, предназначенные для управления только
запорными рабочими органами.
144
Кинематическая схема
Положение
рычага исполнитель-	j
ного механизма при	|
закрытом клапане	Al
Чзел передачи
прямолинейного .
движения через
перекрытие
Рис. 76. Сочленение исполнительного механизма с рабочим органом,
расположенным в другом помещении.
10-1258	145
основании таким образом, чтобы обеспечивались удобная их на-
стройка и обслуживание, а также возможное уменьшение воздей-
ствия внешних факторов (механических ударов, высокой темпера-
туры, влаги, пыли и др.). Вместе с тем должна быть обеспечена
простота сочленения механизма с рабочим органом с возможным
исключением длинных тяг и промежуточных опор. Соединительные
тяги не должны вызывать осевые усилия на выходном органе одно-
оборотного механизма, а у прямоходного должна быть сведена
к минимальному возможность возникновения боковых сил.
При установке исполнительных механизмов непосредственно
на рабочем органе следует учитывать возможность длительного
воздействия на исполнительный механизм со стороны рабочего
органа таких факторов, как температура, влажность, вибрация
и т. п., по своей величине близких или даже превышающих пре-
дельно допустимые для нормальной эксплуатации механизма значе-
ния. Для уменьшения влияния подобных воздействий в некоторых
случаях необходимы специальные защитные меры.
При монтаже исполнительных механизмов возможны следующие
общие дефекты:
значительные люфты в местах сочленения;
несоответствие направлений вращения выходного вала меха-
низма и рычага рабочего органа;
недопустимо малый угол между рычагом механизма и тягой
к этому рычагу (при углах <9° возникает опасность заклинивания);
размеры рычагов механизма и рабочего органа, а также со-
единительных тяг не соответствуют необходимым.
Исполнительный механизм, закрепленный на рабочем месте
необходимыми фундаментными или зажимными болтами, заземлен-
ный через специально предусмотренный на его корпусе болт с под-
соединенными проводами внешней цепи, введенными через штеп-
сельные разъемы или штуцерные вводы, готов для настройки.
Наладка механизма состоит из настройки элементов сочленения
с регулирующим органом, механических упоров и концевых микро-
выключателей, датчиков обратной связи и дистанционного указа-
теля положения, путевых сигнальных микровыключателей и мест-
ного указателя положения. Все эти операции выполняются обычно
в указанной последовательности, а методы зависят от типа и кон-
струкции механизма и излагаются в монтажно-эксплуатационных
инструкциях. Одновременно с настройкой исполнительного меха-
низма обычно осуществляется и настройка располагающегося на
приборном щите или пульте управления дистанционного указателя
положения.
, Большинство исполнительных механизмов в настоящее время
рассчитано на работу с консистентной смазкой типа ЦИАТИМ-201
(МЭО, МЭП, МЭМ, ПР, ДР, ИМ-2/120 и БИМ-2,5). Они поставля-
ются со смазкой и обычно не требуют ее частого возобновления.
Так, в механизмах типа МЭО и МЭП смена смазки должна произ-
водиться только через 2 года эксплуатации. Но некоторые меха-
низмы (МЭК, КДУ с РМ, РМБ и РБ »и БИМ-25) рассчитаны на ра-
боту с жидкой смазкой типа автотракторного масла АК-10
(автол 10), заполнение редукторов которой должно производиться
на месте после установки механизма перед его настройкой. До-
бавка смазки в этих механизмах и механизмах типа ДР-М и ПР-М
должна производиться не реже 2 раз в год.
146
Исполнительные механизмы типов МЭО, МЭМ и МЭП допу-
скают эксплуатацию в течение года без наблюдения и обслужива-
ния. Через год эксплуатации должен быть произведен внешний
осмотр состояния механизма, вскрыты и очищены от загрязнения
полости узла датчиков и тормоза и при необходимости произведена
подрегулировка настройки датчиков, микровыключателей и тор-
мозного устройства. После этого все полости закрываются и произ-
водится проверка настройки механизма перемещением его выход-
ного органа из одного крайнего положения в другое с помощью
ключа дистанционного управления.
Через 2 года эксплуатации должен производиться текущий ре-
монт исполнительных механизмов. При этом обновляется смазка
в полости редуктора и подшипниковых узлах двигателя и блока
датчиков, производится замена изношенных деталей тормоза, муф-
ты и блока датчиков, а затем тщательная регулировка механизма
и его настройка.
В остальных типах механизмов эти операции необходимо произ-
водить через год эксплуатации. При проверке колонок дистанцион-
ного управления с редукторами РМ, РМБ и РБ необходимо обра-
тить внимание на износ зубьев червячной передачи.
При заметном износе и выкрашивании необходимо повернуть
червячное колесо на 90°, в результате чего изношенная четверть
венца заменяется поизношенной и редуктор может продолжать нор-
мально работать. Прежнее положение рычага сохраняется благо-
даря дополнительным шпоночным пазам в ступице рычага.
10*
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
С КОНТАКТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Таблица 11
Электроприводы типов М, А, Б, В, Г и Д
с S	Условное обозна- чение	Максимальный вращающий момент, кгс'М.	Скорость враще- ния приводного вала, об!мип	Способ ограничения вращающего момента	Электродвигатель		Вес, кг
					Тип	Мощность, кет	
м	87М001	1,0	7,5	Муфта двусторонняя	2АСМ-400	0,15	11
м	87М002	1,6	3,7	То же	2АСМ-400	0,15	11
А	87А002	2,5	12	То же	ФТ-012/2 или АОЛ-11-2	0,12 0,18	37
А	87А008	8,0	12	» »	ФТ-0,12/12 или АОЛ-11-2	0,12 0,18	40
Б	87Б010	15	60	Реле	АОС-31-4	0,6	63
Б	87Б015	15	60	Муфта односторонняя	АОС-31-4	0,6	68
Б	87Б020	25	60	Реле	АОС-32-4	1,0	70
Б	87Б025	25	60	Муфта односторонняя	АОС-32-4	1,0	77
Б	87Б030	25	16,5	То же	АОЛ-22-4	0,4	90
В	87В045	45	50	Реле	АОС-41-4	1,7	123
В	87В050	45	50	Муфта односторонняя	АОС-41-4	1,7	147
В	87В080	80	50	Реле	АОС-42-4	2,8	132
Б	87В085	80	50	Муфта односторонняя	АОС-42-4	2,8	155
Г	87Г145	140	47	То же	АОС-51-4	4,5	340
г	87Г230	225	47	» »	А ОС-52-4	7,0	370
д	87Д455	450	13	То же	АОС-51-4	4,5	790
д	87Д755	750	13	» »	АОС-52-4	7,0	815
148
Таблица 12
Электроприводы типа ЭПВ
Тип	Максимальный вращающий момент, кгс-м	£ 1 л к с;— н s eq's О ® t(O О Si о . о, g ш я U И Е И	Тип электро- двигателя	Номинальная мощность, кет \		Напряже- ние сети, в	Рес, ке
ЭПВ-10	9 14	51,0	АСВ-22-4 АСВ-23-4	0,4 0,6	380	92 94
ЭПВ-30	22 37	55,2	АСВ-31-4 АСВ-32-4	1,0 1,7	380	118 123
ЭПВ-80	65 80	54,1	АСВ-40-4 АСВ-41-4	2,8 3,5	380	176 180
ЭПВ-150	148 190	26,8	АСВ-41-4 АСВ-42-4	3,5 4,5	380	262 266
ЭПВ-250	250 219	28,2 26,8	КОФ-11-4 АСВ-43-4	8,0 7,0	380/660 380	494 422
ЭПВ-500	558	6,8	АСВ-41-4	3,5	380	1 192
ЭПВ-850	822	6,8	КОФ-11-4	8,0	380/660	1 324
ЭПВ-1000	985	5,7	КОФ-11-4	8,0	380/660	1 324
Таблица 13
Электроприводы ВАЗ
Модификация электропривода		Максимальный вращающий момент, кгсм	Скорость вра- щения привод- । ного вала, об]мип	Электродвигатель	
встроенный	колонковый			Тип	Мощность, кет
В-Э-15	В-КЭ-15	15	18,0	АОД-22-4	0,4
В-Э-50	В-КЭ-50	50	19,5	АОС2-21-4	1,3
В-Э-100	—	100	21,6	АОС2-31-4	з.о
В-Э-130	В-КЭ-130	130	20,6	АОС2-31-4	3,0
В-Э-180	В-КЭ-180	180	19,7	АОС2-41-4	5,2
В-Э-400	—	400	38,5	АОС2-61-4	14,5
В-Э-600	—	640	40,0	АОС2-72-4	28,5
149
МЭК-ЮК/120 МЭК-ЮК/360 МЭК-25К/40 МЭК-25К/120 М ЭК-63/40	Тип
W СП СИ о о	Номинальный вращающий момент, кгс-м
о	о	о	о	о О I	о I	о | о I О 1 со	|	со	|	со	сО	со S	Я	я	s	я	» э Е о NJ п X ю с> “с о ? а О,- Я о о
120 350 40 120 40	Время одного полного обо- рота выходного вала, сек
О	й	o	S	Й rj	□	g	□	□ C?	O	8? NO	NO	NO	Тип электро- двигателя
0,019 0,019 0,27 0,019 0,27 1	Номинальная мощность, кет
220 220 380/220 220 380/220	Напряжение сети, в
120 120 120 120 120 1	Сопротивление датчика обратной связи, ом
39 39 100 100 100	Вес, ке
Однооборотные исполнительные механизмы
SS	SSS	sss	sss		
		u w	ООО		
S3:	SSS	sss	S2S		
to го	ь—л ь—		*	op	
.СЛ.СЛ	р Р-Р	aS t o T—	CT) CD CD	СП О	в?
cd to	CD to —	co cn	о to ►—	сор	а
СО СП	00 СЛ		00 CH	То То . СЛ	
				о	Номинальный
сл	о	,—.	о	о	вращающий
				оо	момент, кеС'М
					Время одного
CD to	р to —	о to —	о to ь-	to *-	оборота
со сл	оо сл	co сл	оо СЛ	сл	выходного вала, сек
>>	>>>	P*	> > >	>>	►4
оо	ООО	ООО	ООО	оо	)з » ш д
т^т3	Т^Т3 to to to	* .	J	ООО		я 0)
ьо to		to О t'o		ОД-	§
to to	to to to	to — —			а> 5
Л- nU	00 4^ to	6c -U to	•4 1-4 1-4	1	" о
о о	ООО	ООО	ООО	рр	Номинальная
Ф- Ф-	>-* 4^ О	—— — . I---	о о •—	о ►—	мощность,
	to	to to	СИ СЛ to	сл to	кет
со	co	co	оо	оо	и Л
00	00	00	сю	00	S W
о	о	о	о	о	
То	To	To	to	То	a Q « <? S
to	to	to	to	to	н я
о	о	о	о	о	S п>
				* - --« •		1	СО
	00 00	00 to to	00 00 00 .	оо.	Q
			to to Сл	to	?: CU
Многооборотные исполнительные механизмы
я
J=S
Продолжение табл. 15
Тип
Угол
поворота
выходного
вала,
град
Тип электро-
двигателя
МЭК-63/100
МЭК-Ю0/120
МЭО-160/40КМ
МЭО-160/ЮЭК
МЭО-400/Ю0К
МЭО-400/250К
МЭО-Ю00/250К
63
100
160
160
400
400
1 000
0—90 или
0-270
0—90 или
0—270
I 0—9Э
? или
0—240
100
120
40
100
100
250
250
АОЛ-11-4
АОЛ-11-4
/ ОЛ-22-4
АОЛ-12-4
АОЛ-22-4
АОЛ-12-4
АОЛ-22-4
380/220	120	100
380/220
380/220
380/220
383/220
380/220
383/220
250*
250*
250*
250*
250*
♦ Здесь указано активное сопротивление нагрузки индукционных датчиков.
100
120
250
273
273
530
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
БЕСКОНТАКТНЫЕ ОДНООБОРОТНЫЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ПОСТОЯННОЙ СКОРОСТИ ТИПА МЭО
Таблица 16
Основные технические данные исполнительных
механизмов типа МЭО
Тип	Номинальный момент на валу, кге-м	Время одного пол- ного оборота вы- ходного вала, сек	Наибольший мо- мент в стопорном режиме, кес-м	Потребляемая мощность, ва	Тип элек- тродвига- теля	Тип маг- нитного усили- теля	Тип заменяе- мых механиз- мов
МЭО-1,6/4Э	1,6	40	5	23	ДАУ-4	УМД-4	ИМ-2/120, ПР-1М, ДР-1М
МЭО-4/40	4	40	13	45	ДАУ-10	УМД-10	И МТ-6/60
МЭО-4/Ю0	4	100	13	23	ДАУ-4	УМД-4	ИМ Т-6/120
МЭО-Ю/40	10	40	30	105	Д АУ-25	УМД-25	ИМ Т-12/60, ИМТ-10/30
МЭО-Ю/ЮО	10	100	25	45	ДАУ-10	УМД-10	МЭК-10/120К, МЭК-10/120Б
МЭО-10/250	10	250	32	23	ДАУ-4	УМД-4	МЭК-10/360К, МЭК-10/360Б
МЭО-25/40	25	40	75	360	ДАУ-63	УМД-63	ИМТ-25/30, МЭК-25К/40, ИМТ-25/60
МЭО-25/ЮО	25	100	75	105	Д АУ-25	УМД-25	ИМ-2Б/30, ИМ Т-25/120, М ЭК-25/120
МЭО-25/250	25	250	65	45	ДАУ-10	УМД-10	ИМ-2Б/45, РМ
МЭО-63/40	63	40	135	550	ДАУ-160А	УМД-160	МЭК-63/40, РБ, ИМТ-40/60
151
Продолжение табл. 16
Тип	js л 3 ю Я ►fl tc е; * СО ь О О СО XSie	Время одного пол- ного оборота вы- ходного вала, сек	Наибольший мо- мент в стопорном режиме, кгс-м	Потребляемая мощность, ва	Тип элек- тродвига- теля	Тип маг- нитного усили- теля	Тип заменяе- мых механиз- мов
МЭО-63/Ю0	63	100	190	360	ДАУ-63	УМД-63	МЭК-63/100, МЭК-Ю0/120, РБ, ИМТ-100
МЭО-63/250	сз	250	190	105	ДАУ-25	У МД-25	
МЭО-160/100	160	100	340	550	ДАУ-160 \	УМД-160	МЭО-160/Ю0К, РМБ, МЭО-160/120К
МЭО-160/250	160	250	480	360	ДАУ-63	УМД-63	РБ-200
МЭО-400/250	400	250	900	550	ДАУ-160Х	УМД-160	МЭО-400/250К РБ-400
МЭО-1000/630	1 000	630	2 200	550	ДАУ-160А	УМД-160	
Таблица 17
Габаритные и установочные размеры исполнительных
механизмов типа МЭО (рис. П-1)
Тип механиз-	А1	1 Б1	1 в 1	1 Г1		1 Е	1 * 1	И	1 к 1	<	И	Вес,
мов						мм						кг
МЭО-1.6/4Э	234	234	213	130	60	60	148	20	65	мю	12	10,5
МЭО-4/40	330	280	260	170	75	92	189	25	71	мю	12	20
МЭО-4/Ю0	234	234	213	130	60	60	148	20	65	мю	12	10,5
МЭО-10/40	366	356	320	220	150	70,5	234,5	23	85	13	18	28,5
мэо-ю/юо	330	28)	260	170	75	92	189	25	71	мю	12	20
МЭО-10/250	330	280	26)	170	75	92	189	25	71	мю	12	19
МЭО-25/40	455	455	425	260	172	87	313	35	113	15	20	72
МЭО-25/Ю0	366	356	320	220	15)	70,5	234,5	23	86	13	18	28,5
МЭО-25/250	366	296	320	220	150	70,5	234,5	23	86	13	18	25,2
МЭО-63/40	5А8	620	500	300	210	107,5	355	45	135	18	25	150
МЭО-63/ЮО	455	455	425	260	172	87	313	35	ИЗ	15	20	72
МЭО-63/250	455	405	425	260	172	87	313	35	113	15	20	72
МЭО-160/ЮЭ	508	620	500	300	210	107,5	365	45	135	18	25	150
МЭО-160/250	508	520	5)0	300	210	107,5	365	45	135	18	25	130
МЭО-400/250	640	840	615	435	224	167	400	32,5	177	26	32	235
МЭО- 19О0/630	680	980	64)	8)0	36)	178	315	42	290	40	40	570
-*4	Н*-
Рис. П-1. Бесконтактный исполнительный механизм типа МЭО.
152
Таблица 18
Технические данные асинхронных конденсаторных малоинерционных электродвигателей типа ДАУ
Параметр	ДАУ-0,63	ДАУ-1,6	ДАУ-4	ДАУ-10	ДАУ-25	ДАУ-63	ДАУ-160
Номинальная мощность, вт		0,63	1,6	4	10	25	63	160
Напряжение питающей сети, в . . . .	36	220	220	220	220	220	220
Частота питающей сети, гц		50	50	50	50	50	50	50
Емкость в цепи возбуждения, мкф . .	10	0,5	1	2	2,5	10	17,5
Пусковой крутящий момент, гс*см . .	68	170	330	770	2 200	6 100	И 200
Ток обмотки управления в стопорном режиме, а		0,138	0,07	0,07	0,14	0,39	1,23	1,9
Номинальный крутящий момент, гс-см	26	65	165	410	1 025	3 500	6 500
Номинальная скорость вращения, об/мин		2 400	2 400	2 400	2 400	2 400	2 400	2 400
Сопротивление обмотки управления при 20° С, ом		133	1090	1050	470	86,4	31	11,6
Сопротивление обмотки возбуждения при 20° С, ом		75	540	458	238	146	31	9,8
Ток обмотки возбуждения в стопорном режиме, а		0,122	0,038	0,08	0,16	0,24	0,93	1,6
Допустимый перегрев обмоток, °C . .	45	45	75	75	75	75	45
Момент инерции ротора, гс-см-сек2 .	0,012	0,028	0,049	о,и	о,з	0,64	2,3
Габаритные размеры двигателя (шири- на — высота — длина), мм ... .	45Х59Х	59Х75Х	59X81X	80X1ОЗХ	118Х162Х	166Х180Х	230Х245Х
	Х71	Х75	Х97	Х120	Х184	Х248	Х340
Наибольшая мощность двигателя вен- тилятора, вт				—	—	—	—	24	30
Наибольшая скорость вращения вен- тилятора, об/мин ........			—	—	—	—	2 500	2 500
gj Вес двигателя, кг		0,28	0,55	0,81	1,75	5,3	11	27
I
I
Таблица 19
Осйовйыё Технические Данные магнитных усилителей типа УМД
Параметр	УМД-4	УМД-10	УМД-25	УМД-63	2МД-160
Ток, потребляемый из сети, а	0,4	0,6	1,4	3,0	4,5
Напряжение питания, в	220+5% частотой 50±1 ец »5 /о				
Выходное напряжение, в	220+9% частотой 50+1 гц —20 /о				
Сигнал управления, в	24+2% постоянного напряжения —5%				
Выходная мощность, в а	35	50	130	300	500
Ток усилителя без сигнала управления, а	0,2+0,1	0,4±0,1	0,7±0,2	2 + 0,5	4±0,5
Максимальная потребляемая мощность, в а	100	150	300	600	1 200
Температура окружающей среды, ®С	От —30 до +50				
Вес, кг	12	16	20	40	60
Габаритные размеры, мм j А (рис. П-2)	В 1 с	176 255 257	176 255 257	246 280 282	270 320 357	291 384 414
। Рис. П-2. Магнитный усили-
| тель типа У МД.
с ---------------
154
ЛИТЕРАТУРА
1.	А в е-н О. И. и Доманицкий С. М., Бесконтактные ис-
полнительные устройства промышленной автоматики, Госэнергоиз-
дат, 1960.
2.	Айзерман М. А., Лекции по теории автоматического ре-
гулирования, Физматгиз, 1958.
3.	Амбарцумян К. А., Надежность электрических исполни-
тельных 'механизмов автоматики, изд-во «Знание», 1967.
4.	Аранович В. В. и С л о б о д к и н М. С., Арматура регу-
лирующая и запорная, Машгиз, 1953.
5.	Астапович В. В., Электрические исполнительные меха-
низмы (электроприводы) Главгидромаша, Теплотехнические прибо-
ры и регуляторы, <вып. Ill, Машгиз, 1956.
6.	Бесконтактная система регулирования ЭАУС-У, изд-во
ЦБТИ Чувашского СНХ, 1962.
7.	Воробьева Т. М., Электромагнитные муфты, Госэнерго-
издат, 1960.
8.	Жидков А. А.,. Яковлев Ю. С., Динамические харак-
теристики исполнительных механизмов, сб. Теория, расчет и принци-
пы конструирования электронной агрегатной унифицированной си-
стемы, Онтиприбор, 1965.
9.	Инструкции по монтажу и эксплуатации аппаратуры, выпу-
скаемой Московским заводом тепловой автоматики.
10.	Инструкции по монтажу и эксплуатации электрических ис-
полнительных механизмов, выпускаемых Чебоксарским заводом ЭИМ.
11.	Калашников В. А., Крассов И. М. и Петров В. В.,
Об оценке и сравнении сервомеханизмов, «Приборостроение», 1958,
№ 8.
12.	Клубни кин П. Ф., Электрические исполнительные меха-
низмы с электромагнитными муфтами, Основы автоматического ре-
гулирования, том. II, под редакцией В. В. Солодовникова, Машгиз,
1958.
13.	Копелович А. П., Инженерные методы расчета при выбо-
ре автоматических регуляторов, Металлургиздат, 1960.
14.	Коротков Г. С., Электромагнитный тормоз, Авторское
свидетельство № 182986, Бюллетень изобретений, 1966, № 12.
15.	Коротков Г. С., Условие устойчивости механизма с элек-
троприводом при упругих силах сопротивления с гистерезисом, «Ма-
шиноведение», 1967, № 1.
16.	Коротков Г. С., Бесконтактные исполнительные устрой-
ства системы ЭАУС, «Приборостроение», 1964, № 10.
17.	Круг Е. К., Алекса-ндриди Т. М. и Дилиген-
ский С. Н., Цифровые регуляторы, изд-во «Энергия», 1966.
18.	Круг Е. К. и Минина О. М., Электрические регуляторы
промышленной автоматики, Госэнергоиздат, 1962.
155
19.	Кудрявцев В. Н., Планетарные .передачи, Машгиз, 1960.
20.	Кузьмин Л. И., Выбор и расчет дроссельных регулирую-
щих органов, Госэнергоиздат, 1960.
21.	Мел ко зеро в П. С., Приводы в системах автоматического
управления, изд-во «Энергия», 1966.
22.	М и л о в з ор о в В. И., Бесконтактное регулирование ско-
рости электрических исполнительных устройств, изд-во «Энергия»,
1965.
23.	Наладка промышленных систем автоматического регулирова-
ния, Руководство, изд-во ЦБТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1966.
24.	Новоселов Ю. В., Об использовании импульсных харак-
теристик исполнительных механизмов при определении динамических
параметров ПИ-регуляторов, сб. Теория, расчет и принципы кон-
струирования электронной агрегатной унифицированной системы,
Онтиприбор, 1965.
25.	Перво в Б. Н., Исполнительные устройства регулирования
тепловыми установками, Госэнергоиздат, 1952.
26.	Промышленная трубопроводная арматура, каталог-справоч-
ник, ч. II и III, ГОСИНТИ, 1963.
27.	Разработки СКБ ЭАУС, Приборы и средства автоматизации,
Реферативный сборник, выпуск, 7, ОНТИПРИБОР, 1967.
28.	Ратмиров В. А и др. Электроприводы с полупроводнико-
вым управлением. Системы с шаговыми двигателями, изд-во «Энер-
гия», 1964.
29.	Регуляторы бесконтактные малогабаритные БРМ-'l 1 и
БРМ-21 с блоком дросселей насыщения БДН-21М, Монтажно-экс-
плуатационная инструкция.
30.	Р о з е н б л а т М. А., Магнитные усилители, изд-во «Совет-
ское радио», 1960.
31.	Техника проектирования систем автоматизации, под редак-
цией Л. И. Шипетина, изд-во «Машиностроение», 1966.
32.	Чечет Ю. С., Электрические микромашины автоматиче-
ских устройств, изд-во «Энергия», 1964.
33.	Электротехнический справочник, т. III, книга 1, изд-во
«Энергия», 1966.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие................................................  3
Глава первая. Общие представления об электрических
исполнительных механизмах.............................. 6
1.	Исполнительный механизм как силовое устройство
перемещения рабочего органа........................... 6
2.	Исполнительный механизм как элемент системы
автоматического регулирования..........................9
3.	Статические и динамические свойства исполнитель-
ных механизмов........................................15
4.	Надежность электрических исполнительных механиз-
мов ..................................................24
5.	Классификация электрических исполнительных меха-
низмов ..............................................28
Глава вторая. Исполнительные механизмы с контакт-
ным управлением........................................32
6.	Электромагнитные исполнительные механизмы	.	.	32
7.	Многооборотные исполнительные механизмы .	.	41
8.	Однооборотные исполнительные механизмы ...	61
9.	Колонки дистанционного управления..............75
Глава третья. Бесконтактные исполнительные механиз-
мы постоянной скорости.................................85
10.	Общие сведения.................................85
11.	Элементы бесконтактных исполнительных механиз-
мов ...	...	....................87
12.	Бесконтактные исполнительные механизмы однообо-
ротные ...............................................104
13.	Новая серия унифицированных исполнительных ме-
ханизмов .............................................109
14.	Схемы автоматического регулирования с бесконтакт-
ными исполнительными механизмами........................Ш
Глава четвертая. Бесконтактные исполнительные ме-
ханизмы переменной скорости...........................117
15.	Общие сведения.....................................117
16.	Бесконтактные исполнительные	механизмы типа БИМ	120
Глава пятая. Применение электрических исполнительных
механизмов..........................................126
17.	Выбор исполнительных	механизмов................126
18.	Краткие характеристики некоторых видов регули-
рующих органов........................................129
19.	Сочленение исполнительных механизмов с рабочими
органами..............................................138
157
20.	Монтаж и эксплуатация исполнительных механизмов 144
Приложение 1. Основные технические данные электри-
ческих исполнительных механизмов с контактным управ-
лением ................................................148
Приложение 2. Бесконтактные однооборотные электри-
ческие исполнительные механизмы постоянной скорости
типа МЭО...............................................151
Литература................................................155
БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Готовятся к печати
Алиев Т. М. и Степанов В. И., Развертывающие компенсаторы
комплексных величин.
Арутюнов О. С. и Цеймах Б. М., Датчики состава и свойств веще-
ства,
Ауэн Л. Ф., Бесконтактные переключатели и пересчетные схемы
на тиристорах.
Бакалинский В. Н. и др., Схемы на приборах тлеющего разряда.
Баранов Л. А. и др., Конденсаторные преобразователи в автома-
матике и системах управления.
Берлин Е. М. и др., Системы частотйого управления синхронно-ре-
активными двигателями.
Брусенцов Л. В., Приборы для записи и анализа статистических
данных.
Бруфман С. С. и Трофимов И. А., Тиристорные ключи переменного
тока.
Будянов В. П., Элементы автоматики на варисторах.
Бычатин Д. А., Гольдман И. Д., Многополюсные индукционные дат-
чики перемещения с печатными отметками.
Гомельский Ю. С., Электрические элементы электрогидравлических
устройств автоматики.
Дейнеко В. П. и др., Туннельно-транзисторный комплекс элементов
вычислительных машин.
Дралюк Б. И. и Синайский Г. В., Системы автоматического регули-
рования объектов с транзисторным запаздыванием.
Ефимов В. М., Квантование по времени при измерении и контроле.
Жеребятьев И. Ф. и Лукьянов А, Т., Математическое моделирование-
уравнений типа теплопроводности с разрывными коэффициен-
тами.
Ильинская Л. А., Элементы противопожарной автоматики.
Кабеш К, Прецизионные потенциометры для автоматизации.
Казарновский Д. М., Емкостные преобразователи частоты.
Катыс Г. П. и др., Информационные работы и манипуляторы.
Коршунов Ю. М. и Бобиков А. И., Цифровые сглаживающие и пре-
образовательные системы.
Крайцберг М. И. и Шикуть Э. Б,, Импульсные методы регулирова-
ния цепей постоянного тока с помощью' тиристоров.
Либерзон Л. М., Родов Л. Б., Шаговые экстремальные системы.
Милохин Н. Т., Частотные датчики систем автоконтроля и управ-
ления.
159
Муляров М. Я. и др., Электроннолучевые системы Электростатиче-
ской записи.
Панкратьев Л. Д. и др., Импульсные и релейные следящие приводы
'Постоянного тока с полупроводниковыми усилителями.
Парфенов Э. К. и Прозоров В. Д., Вентильные каскады.
Рейнберг М. Г., Формирование знаков на экранах электроннолуче-
вых трубок.
Сандлер А. С. и Гусяцкий Ю. М., Тиристорные инверторы с широт-
но-импульсной модуляцией для управления асинхронными дви-
гателями.
Смольников Л. П., Расчет быстродействующих нелинейных электро-
механических систем.
Чесноков А. А., Решающие усилители.
Цена 55 коп.