И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

§ 2.7. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
I
Электромеханические исполнительные элементы должны преобра­зовывать управляющий электрический сигнал в механическое пере­мещение объекта управления: регулирование положения задвижек на трубопроводах, перевод стрелок на железнодорожных путях, перемещение деталей или инструмента на станках и т. д. Основными электромеханическими исполнительными устройствами являются электродвигатели и электромагниты.
Электродвигатели. Режим работы исдолнительных электродвига­телей резко отличается от режима работы приводных двигателей. В устройствах привода (транспортер, насос, станок, электропоезд и т. д.) большую часть времени двигатель работает в установив­шемся режиме с постоянной скоростью. Исполнительные же двига­тели из-за непрерывных случайных колебалий, управляющих сиг­налов и реакции объекта управления работают в основном в пе­реходных режимах. Поэтому для исполнительных устройств стано­вятся чрезвычайно важными их динамические параметры, опре­деляющие время набора скорости и торможения двигателя.
При скачкообразном изменении управляющего напряжения пе­реходный процесс изменения скорости при разгоне и торможении двигателя происходит по экспоненциальному закону:
у
й—й_Уст[1—ехр(—//т) ],
где фуст — установившееся значение скорости; т — электромехани­ческая постоянная времени, пропорциональная мсИиенту инерции якоря.
В тех системах автоматического регулирования, где необхо­дим широкий диапазон изменения скорости, применяют двигатели постоянного тока. В остальных случаях стараются использовать
более надежные и дешевые двухфазные асинхронные двигатели переменного тока.
Электромагнитные муфты служат для передачи вращения на выходной вал исполнительного механизма от неуправляемого элект­родвигателя с постоянной скоростью вращения.
Один из вариантов муфты изображен на рисунке 2.41. На ве­дущем валу, вращающемся с постоянной скоростью Qi, укреплен ферромагнитный сердечник с катушкой, прикрытый магнитной фрик­ционной прокладкой из пластмассы или чугуна. На ведомом валу при помощи шлица закреплен ферромагнитный диск, оттянутый пружинами в крайнее правое положение. При подаче управляю­щего тока ферромагнитный диск плотно прижимается к сердечнику, и ведомый вал начинает вращаться вместе с ведущим. Для регу­лирования скорости ведомого вала Q₂ на электромагнит муфты подают управляющий сигнал в виде прямоугольных импульсов длительностью t_H и периодом повторения Т; при этом Qi—Qxtn/T. Изменяя или Т, можно плавно менять скорость вращения исполни­тельного механизма.
Электромагниты преобразуют электрический сигнал в возврат- но-поступательное движение' исполнительного органа. Наибольшее распространение получили соленоидные электромагниты (рис. 2.42). Сердечник магнита удерживается в крайнем правом положении сжатой пружиной. При подаче на катушку управляющего сигнала ферромагнитный якорь втягивается в нее. Тяга от якоря может от­крывать и закрывать вентили, перемещать детали и т. д.
Среди всех электромеханических преобразователей электромаг­ниты обладают наибольшим быстродействием (миллисекунды) и на­дежностью и наименьшей стоимостью. Благодаря простой конст­рукции они находят широкое применение в детском техническом творчестве,