Исполнительный механизм управляемых шиберов

Исполнительным механизмом (ИМ) в системе автоматического регулирования называется устройство, перемещающее регулирующий орган в соответствии с сигналами, поступающими от усилителя. Исполнительные механизмы создают поступательное или вращательное движение, предназначенное для перемещения регулирующего органа. К ним предъявляются следующие конструктивные и эксплуатационные требования:

простота конструкции, минимальные размеры и масса, высокая надежность и устойчивость к воздействию внешней среды; безопасность в эксплуатации и устойчивость в работе; наличие защиты для предохранения регулирующего органа от перегрузок и поломок и возможности ручного управления при отказе схемы управления или нарушении энергоснабжения, а также дистанционного контроля положения регулирующего органа.

Исполнительные механизмы, применяемые в устройствах ЭМС, разделяют в зависимости от вида потребляемой энергии на электрические, пневматические, гидравлические, грузовые и пружинные.

Электрические исполнительные механизмы обладают практически неограниченным радиусом действия и управления, могут применяться при отрицательной температуре окружающей среды, не требуют герметизации.

В данной схеме используется механизм исполнительный электрический однооборотный постоянной скорости (МЭО).

Управление механизмом – бесконтактное с помощью пускателя бесконтактного реверсивного ПБР-3А, который обеспечивает пуск, реверс и защиту трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором от перегрузки.

ПБР имеет следующие характеристики:

· напряжение источника питания цепей управления, В 24

· потребляемая мощность, Вт <5

Вид вырабатываемых сигналов: +24 В; О В; -24 В, в зависимости от которых электропривод вращается в одну или другую сторону (вперед или реверс), либо останов (на вал электродвигателя автоматически накладывается тормоз).

Математическим описанием такого принципа управления в ТАУ является описание реле без зоны нечувствительности (Рис 2.16).

U_упр

-с

Рис 2.16 Реле без зоны нечувствительности

с – сигнал управления (размах реле)

Управление этих звеньев представляется как:

U_упр= с*sign(S)

для идеального реле, где S – поверхность переключения

Структурно реле представлено на рис.2.17.

Рис. 2.17 Структурная схема реле

Принцип работы МЭО заключается в преобразовании электрического сигнала, поступающего от регулирующих и управляющих устройств (ПБР-3А), во вращательное движение выходного вала. В данной работе используется механизм МЭО-4000/160-0,63-97К, имеющий следующие характеристики:

· номинальный крутящий момент на выходном валу, Н*м 4000

· номинальное время полного хода выходного вала, с 160

· номинальный полный ход выходного вала, об 0,63

· потребляемая мощность в номинальном режиме, Вт < 700

· масса механизма, кг < 270

Механизмы изготавливаются для работы в повторно – кратковременном реверсивном режиме с числом включений до 320 в час и продолжительностью включений до 25 % при нагрузке на выходном валу в пределах от номинальной противодействующей до 0,5 номинального значения сопутствующей. При этом механизмы допускают работу в течение одного часа в повторно – кратковременном реверсивном режиме с числом включений до 630 в час и продолжительностью включений до 25 % со следующим повторением не раньше, чем через три часа.

Математическую модель МЭО на основании экспериментальных исследований специалистов Института Горного Дела [15] можно представить в виде интегратора с коэффициентом передачи K_m. Входом для него является U_у - сигнал с реле, а выходом - - угол поворота вала.

U_у

Рис. 2.18. Структурная схема МЭО

Управляющей величиной является время подачи напряжения ± 24В на механизм, поэтому передаточную функцию ИМ можно записать в виде:

(2.6)

Откуда К_m определяется по соотношению:

(2.7)

где - скорость изменения положения вала, которая вычисляется как:

[ ].

Подставив полученную величину в (2.7), получим [ ].

Управляемые шиберы

Регулирование расхода воздуха в тоннеле метрополитена производится с помощью тоннельных вентиляторов и регулирующих устройств – специальных шиберов, которые расположены непосредственно в тоннеле. От угла поворота шиберов, установленных в тоннеле, зависит его аэродинамическое сопротивление, а, следовательно, и сопротивление участка тоннеля, в котором расположен данный регулятор. Меняя угол открытия шиберов, можно регулировать объем воздуха, поступающего из данного тоннеля на платформу.

Рис.2.19. Функциональная схема управления шиберами в тоннеле: U_П – напряжение питания механизма; U_У – сигнал управления исполнительным механизмом; α – угол поворота рычага; R_В- аэродинамическое сопротивление воздуха, Q – расход наружного воздуха.

Конструкция управляемых шиберов предусматривает «свободный» проход поездов при полностью открытых шиберах.

Рис.2.20. Схема регулятора воздухораспределения: 1 - шиберы,

2 – МЭО, 3 - передаточное устройство

Математическую модель управляемых шиберов можно представить в виде пропорционального (усилительного) звена. Следовательно, передаточная функция будет иметь вид:

(2.8)

Коэффициент усиления УШ К_УШ определяется из следующих условий: выходная величина R [ ] – аэродинамическое сопротивление участка, входная α [рад] – угол поворота управляемых шиберов. Значения аэродинамического сопротивления были рассчитаны по данным [8]. Данные представлены в табл.2.1.