Лекция 8. Магнитные усилители

Магнитным усилителем называется электромагнитное устройство, использующее нелинейную зависимость магнитной проницаемости ферромагнитных материалов и предназначенное для управления значительной мощностью нагрузки в цепи переменного тока изменением значительно малого постоянного тока

1 ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Исполнительным механизмом в САР называют устройство, перемещающее регулирующий орган в соответствии с сигналом поступающим от регулирующего устройства (регулятора). К ИМ предъявляются ряд конструктивных и эксплуатационных требований:

1) простота конструкции, минимальные размеры и масса, высокая надежность и устойчивость к воздействию внешней среды.

2) Безопасность в эксплуатации и устойчивость в работе.

3) Наличие защиты для предохранения регулирующего органа от перегрузок и поломок.

По виду потребляемой энергии их можно классифицировать на: 1) электрические, 2) пневматические, 3) гидравлические, 4) грузопоршневые.

Достоинствами пневматических ИМ являются пожаро- и взрывобезопасность и высокая экономичность пневматических линий передачи (по сравнению с гидравлическими). Пневм. ИУ применяются для предприятий нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности. Это объясняется в частности их низкой стоимостью, невысокими эксплуатационными затратами, высокой надежностью и ремонтнопригодностью.

Однако в ряде случаев применение пневматич. механизмов оказывается затруднительным или невозможным:

1) когда для управления регулирующим органом требуется перестоновочное усилие, превышающее 3-4т,

2) необходимо высокое быстродействие исполнительного устройства;

3) на большой территории предприятия расположено небольшое коли-­
чество удаленных друг от друга исполнительных устройств, поэтому сору-­
жение системы питания сжатым воздухом нецелесообразно;

4) затвор регулирующего органа перемещается при большом числе оборо-­
тов шпинделя (например, при управлении задвижками на высокое давление); здесь целесообразно использовать электрические исполнительные механизмы.

В настоящее время применяются пневматические исполнительные меха­низмы следующих модификаций: мембранные (пружинные без позиционера: пружинные с позиционером; беспружинные), поршневые: лопастные.

2 МЕМБРАННЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Наиболее распространены мембранные исполнительные механизмы. Пере­становочное усилие создается давлением сжатого воздуха в рабочей полости исполнительного механизма (рис. 1) на эластичную (обычно резинотканевую) мембрану, герметично заделанную но краю между верхней и нижней кр

 

Рис. 1. Рабочая полость мембранного исполнительного механизма: I —верхняя крышка; 2 — мембрана; 3 — опорный диск; 4 — нижняя крышка;5 — шток.

Центральная часть мембраны опирается на опорный диск, воспринимающий перестановочное усилие. Опорный диск жестко связан с выходным звеном исполнительного механизма — штоком или валом, который передает усилие на регулирующий орган.

В мембранных исполнительных механизмах сила давления сжатого воздуха на мембрану определяется как произведение давления р или перепада давле­ния сверху и снизу мембраны Δр на величину эффективной площади F₃.

Величина эффективной площади может быть определена по формуле

F_Э =π/4 *D²_Э

где D_Э - эффективный диаметр, равный диаметру окружности впадины (рис. 2), или вершины гофра (при этом принимается, что сечение гофра представляет собой дугу окружности)

В нейтральном положении диска, когда его опорная поверхность лежит в плоскости заделки мембраны (величина хода от нейтрального положения равна нулю), эффективный диаметр D_Э0 равен полусумме диаметров заделки мембраны D и опорного диска d

и эффективная площадь определяется по формуле

F_Э0 = π/16 (D+d²)

Соотношение между условным ходом исполнительного механизма S_у и диаметром заделки мембраны D для стандартных исполнительных механизмов имеет вид

 

 

Рис. 2. Схема действия сил на мембрану.

Мембранно-пружинные исполнительные механизмы имеют одну рабочую полость, образуемую мембраной и крышкой (верхней или нижней). Переста­новочное усилие в одном направлении создается за счет действия давления в рабочей полости на мембрану, а в противоположном — за счет усилия упругости сжатой пружины. Именно наличие пружины создает определенное соот­ветствие между давлением в рабо­чей полости и положением вы­ходного звена исполнительного механизма.

В зависимости от направления движения выходного звена мем­бранно-пружинные исполнитель­ные механизмы могут быть следу­ющих типов:

-прямого действия (при повышении давления воздуха в рабочей полости исполнительного механизма присоединительный элемент выходного звена отда­ляется от плоскости заделки мембраны) ППХ;

-обратного действия (при повышении давления воздуха в рабочей полости присоединительный элемент выходного звена приближается к плоскости заделки

мембраны) ОПХ. Рис. 3

 

 

Исполнительный механизм прямого действия показан на рис. 3 Рабочая полость образована мембраной 2 и верхней крышкой 1. Опорный диск 3, к кото­рому жестко прикреплен шток 8, лежит на верхнем торце пружины 5. Нижним торцом пружина опирается на шайбу 6, которая поджата резьбовой втулкой 7. Резьбовая втулка может перемещаться по резьбе в кронштейне 9. К кронштейну с помощью болтов крепится нижняя крышка 4.