Общие сведения
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Электромеханический преобразователь (ЭМП) является составной частью электрогидравлического усилителя мощности (ЭГУ). Через ЭМП осуществляется связь электронной части электрогидравлического следящего привода (ЭГСП) с его гидравлической частью. ЭМП воспринимает управляющий электрический сигнал и преобразует его в пропорциональное перемещение якоря (или момент на валу якоря).
Известно большое количество схемных и конструктивных решений ЭМП. ЭМП можно классифицировать по ряду признаков:
по принципу действия — электродинамические, электромагнитные, пьезоэлектрические, магнитострикционные;
по виду движения выходного элемента — поступательного движения, поворотного движения;
по типу подвижного элемента — с перемещающейся катушкой, с перемещающимся якорем;
по признаку наличия или отсутствия поляризующего поля, а также их виду — неполяризованные, поляризованные, с обмотками поляризации, поляризованные с постоянными магнитами;
по электрическим схемам включения — с обмотками, включаемыми по дифференциальной трехпроводной схеме, с обмотками, включаемыми по двухпроводной схеме (последовательно или параллельно);
по типу управляющего сигнала — управляемые непрерывным сигналом (ЭМП постоянного тока), управляемые дискретным сигналом (релейным или импульсным).
В ЭГСП в основном получили распространение ЭМП электромагнитного и электродинамического типов, управляемые постоянным током; поступательного и вращательного движения; поляризованного типа; с обмотками управления, включаемыми как по дифференциальной трехпроводной схеме, так и по двухпроводной схеме (последовательными и параллельными катушками управления).
В дальнейшем ограничимся рассмотрением ЭМП двух типов — электродинамического и электромагнитного.
7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В ЭГСП широко применяются различные электрогидравлические усилители мощности. В составе ЭГСП усилитель мощности является промежуточным звеном между маломощной электронной частью и мощным ГИУ. От статических и динамических характеристик ЭГУ зависят такие характеристики ЭГСП, как чувствительность к управляющему сигналу, жесткость механической характеристики к нагрузке на ГИУ, быстродействие.
Связь гидравлической части ЭГУ с электронной частью ЭГСП осуществляется посредством ЭМП, обмотки управления которого служат нагрузкой для электронного усилителя мощности, а подвижный якорь связан с дросселирующим гидрораспределителем (ГР). Если ЭМП и связанный с ним дросселирующий ГР управляют расходом и давлением рабочей жидкости, подаваемой к ГИУ ГСП, то такое сочетание ЭМП и управляемого им ГР определяет однокаскадный ЭГУ. Если управление ГИУ осуществляется от дросселирующего ГР (чаще всего четырехщелевого золотникового ГР), управляемого однокаскадным ЭГУ, то сочетание ЭМП и двух ГР определяет двухкаскадный ЭГУ. В этом случае ГР, управляющий расходом и давлением рабочей жидкости, подаваемой на ГИУ, называется вторым каскадом ЭГУ.
Наиболее важным звеном ЭГУ, от которого зависят его быстродействие, чувствительность к управляющему сигналу и надежность работы, является дросселирующий ГР, непосредственно управляемый ЭМП. Этот ГР должен иметь подвижные части небольшой массы, исключать воздействие на ЭМП нагрузок типа контактного трения, быть по возможности разгружен от гидростатических и гидродинамических сил. надежно работать на жидкостях с определенной степенью очистки.
Известно, что из множества ЭГУ, различающихся по типу дросселирующих ГР, управляемых ЭМП, во многих областях техники в основном находят применение ЭГУ трех типов: с двухщелевым ГР сопло-заслонка, со струйным ГР, с четырехщелевым золотниковым ГР. Соответственно они получили названия: ЭГУ сопло-заслонка, струйный ЭГУ и золотниковый ЭГУ. Следует отметить, что наибольшее распространение получили ЭГУ сопло-заслонка и струйные ЭГУ,
18.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Испытание СП является важным этапом при его создании, что объясняется следующими причинами.
Математические модели лишь приближенно описывают физические процессы, происходящие в СП во время его работы. Эксперимент позволяет глубже и более четко представить эти процессы, а иногда и выявить более тонкие и малоизученные.
В процессе испытаний СП можно выявить наиболее слабые узлы и принять меры по устранению выявленных недостатков.
Только эксперимент дает возможность проверить работоспособность СП в условиях вибрации, ударных перегрузок при определенной влажности окружающей среды, отрицательной и положительной температурах, пониженном давлении окружающей среды и т. д.
В ряде случаев эксперимент может оказаться менее трудоемким, чем математическое исследование при изучении основных характеристик СП.
Назад | Содержание
| Вперед
12.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Следящие приводы с ЭПМ пришли на смену традиционным электромашинным приводам в конце 50 гг., когда были созданы муфты, позволившие повысить быстродействие и снизить массу приводов. Благодаря высокому быстродействию приводы с ЭПМ нашли широкое применение в рулевых устройствах, в устройствах натяжения и тормоза лентопротяжных механизмов, а также в станках. Особое применение привод с блоком реверса на порошковых муфтах получил в приводах антенн для обеспечения в момент реверса оптимального ускорения в целях уменьшения времени обзора и исключения потерь импульсов, отраженных от цели. По своим функциональным возможностям привод с ЭПМ позволяет получить желаемые характеристики более простыми техническими средствами, так как является регулятором момента.
Способность ЭПМ передавать моменты, пропорциональные току управления, обеспечивает возможность создания на их основе СП с пропорциональным управлением. Сравнительно небольшая мощность управления муфт позволяет в качестве усилителя мощности использовать транзисторные усилители с выходом по постоянному току и с разделенной нагрузкой (рис. 136, а). Последнее требование обусловлено тем, что ЭПМ применяются в виде блока двух муфт У1, У2 с обмотками управления, включенными электрически по дифференциальной схеме. Дифференциальное включение (см. рис. 32, б) обеспечивает наличие нулевых токов Iy1 и Iy2 при сигнале управления UУ = 0. Назначение нулевых токов состоит в том, что они сдвигают рабочую точку для каждой муфты в характеристике М1, 2 = f(IУ) в линейную зону (см. рис. 33, а) и обеспечивают пропорциональную зависимость суммарного передаваемого момента от управляющего момента.
Начальный ток I0 рекомендуется выбирать в пределах 10 ... 20 % тока Imax так как большее значение существенно сказывается на тепловых потерях и на КПД всего устройства.
Рис. 136. Схемы СП с ЭПМ
Динамика приводов с ЭПМ определяется наличием двух интегрирующих звеньев и электромагнитными процессами в цепи управления и магнитопроводе муфт при механической инерционности, практически равной нулю.
11.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Импульсные следящие электроприводы относятся к электроприводам с дискретным управлением и характеризуются наличием в них преобразователей непрерывного сигнала в дискретный. Процесс преобразования непрерывного сигнала в дискретный называется квантованием. Различают квантование по времени, по уровню и по времени и уровню.
Квантование по времени производится на основе трех видов модуляции: амплитудно-импульсной (АИМ), широтно-импульсной (ШИМ) и частотно-импульсной (ЧИМ). Для осуществления модуляции по амплитуде (рис. 128) в определенные моменты времени, равные периоду квантования T, производят мгновенный съем информации. При этом образуются узкие импульсы постоянной ширины с амплитудой, равной значению непрерывного сигнала в тактовые моменты времени. Очевидно, что в процессе АИМ возможна частичная потеря информации: одинаковая последовательность импульсов (рис. 128, б) может соответствовать двум различным непрерывным сигналам X1 (t) и X2 (t). Кроме того, помехозащищенность низкая, так как возможны помехи с амплитудой, равной амплитуде импульсов. Для уменьшения потери информации увеличивают частоту квантования ? == 2?/T.
Рис. 128. Виды модуляции
При ШИМ (рис. 128, в) непрерывный сигнал заменяется последовательностью импульсов одинаковой амплитуды, но разной ширины tи, зависящей от амплитуды входного сигнала в тактовые моменты T.
Для ЧИМ характерны импульсы одинаковой амплитуды и ширины. От значения непрерывного сигнала зависит период квантования (рис. 128, г).
Для реализации процесса квантования по уровню непрерывный сигнал на входе преобразователя сравнивается с сигналом определенного уровня, называемого шагом квантования ??(рис. 129, а). До тех пор, пока входной сигнал не достигнет шага квантования, сигнал на выходе изменяться не будет. При достижении шага квантования на выходе скачком фиксируется новый уровень (рис. 129, б). Типичным примером устройства, осуществляющего квантование по уровню, является электромагнитное реле, замыкающее управляемую цепь в момент, когда входной сигнал достигает напряжения срабатывания.
10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В СП с непрерывным управлением выходной вал электродвигателя в установившемся режиме находится в состоянии непрерывного движения. Как указывалось выше, СП в зависимости от типа двигателя разделяют на СП постоянного и СП переменного тока. Ho более существенным классификационным признаком является мощность электродвигателя, от которой зависят как структура и размеры неизменяемой части СП, так и сложность корректирующих средств. По этому признаку СП делят на приборные (мощностью до 100 Вт) и силовые (мощностью от 100 Вт до сотен кВт). Такое определение границ мощности условное, так как в некоторых случаях СП мощностью 500 Вт вчитается приборным.
Прежде чем перейти к изучению особенностей работы приборных и силовых СП, рассмотрим применение указанных приводов в системе управления двухзеркальным радиотелескопом [6], представленной на рис. 119. Конструктивно радиотелескоп состоит из большого 1 и малого 2 зеркал. Каждое зеркало имеет две оси вращения и снабжено двумя идентичными СП, обеспечивающими вращение по азимуту и углу места. Рассмотрим работу СП по углу места.
Разворот основного зеркала с большими размерами и массой обеспечивается с помощью силового следящего привода (ССП), состоящего из двух электромашинных агрегатов G1—M2 и G2—M3, движения которых складываются на дифференциальном редукторе q3. Применение дифференциального редуктора обеспечивает равномерную загрузку электродвигателей и позволяет путем выключения одного из агрегатов добиться бесступенчатого изменения передаточного числа редуктора.
Сигнал управления на разворот радиотелескопа поступает о цифровой ЭВМ, но не непосредственно на вход ССП, а через вспомогательный маломощный привод, называемый расшифровывающим (РСП). В задачу этого привода входит согласование ЭВМ с ССП путем преобразования цифрового сигнала в угол поворота вала. Необходимость согласования вызвана тем, что выходные устройства ЭВМ имеют ограниченную линейную зону, в пределах которой ССП вследствие большой инерционности нагрузок не успевает затормозиться.
