当前课程知识点：轮机自动化 > 第五章 执行机构 > 第二节 > 5.2 电动执行机构
同学们好
前面我们讲了气动执行机构
下面我们来讲电动执行机构
电动执行机构接受的
是调节器输出的0～10mA
或4～20mA直流信号
并将其转换成相应的机械位移
以实现自动调节
电动执行机构根据调节机构种类的不同
分为两大类
直行程与角行程式
前者用于操纵直行程调节机构
后者用于操纵转角式调节机构
两者都是以伺服电机为动力的位置伺服机构
角行程式执行机构又可分为单转式和多转式
单转式输出的角位移一般小于360°
通常简称为角行程式执行机构
多转式输出的角位移超过360°
可达数圈
故称为多转式电动执行机构
它和闸阀等多转式调节阀配套使用
对于电动执行机构
我们下面主要讲述基本结构和工作原理
伺服放大器和执行单元三个部分的内容
基本结构和工作原理
电动执行机构
由伺服放大器和执行器两大部分组成
其结构原理方框图如图所示
伺服放大器将输入信号Ii
和反馈信号If相比较
得到偏差信号ΔI
当偏差信号ΔI大于零时
ΔI经伺服放大器功率放大以后
驱动伺服电机转动
再经机械减速后
使输出转角θ增大
输出轴转角位置
经位置发送器转换成相应的反馈电流If
反馈到伺服放大器的输入端使Δi减小
直至Δi等于零时
伺服电机才停止转动
输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上
反之
当Δi小于零时
伺服电机反方向转动
输出轴转角θ减少
If也相应减小
直至使Δi等于零时
伺服电机才停止转动
输出轴稳定在另一新的位置上
伺服放大器
伺服放大器主要由前置磁放大器
触发器和可控硅交流开关等构成
它与电机配合工作的伺服驱动电路如图所示
前置放大器是一个增益很高的放大器
根据输入信号与反馈信号相减所得的偏差极性
在a b两端的输出不同极性的电压
当前置放大器输出电压的极性为a+ b－时
触发电路1使可控硅SCR1导通
桥式整流器的c d两端接通
220V的交流电压直接接到伺服电机的绕组Ⅰ
并经分相电容CF加到绕组Ⅱ上
这样
绕组Ⅱ中的电流相位比绕组Ⅰ超前90°
形成旋转磁场
使电机朝一个方向转动
若前置放大器的输出电压极性与上述相反
即a－ b+时
则触发电路2使可控硅SCR2导通
使另一桥式整流器的两端e f接通
电源电压直接加于电机绕组Ⅱ
并经分相电容CF供电给绕组Ⅰ
电机朝相反的方向转动
由于前置放大器的增益很高
只要偏差信号大于不灵敏区
触发电路便可使可控硅导通
电动机以全速转动
这里可控硅起的是无触点开关的作用
当SCR1和SCR2都不导通时
伺服电机停止转动
执行器
执行单元由伺服电机
机械减速器和位置发送器三部分组成
执行单元接受伺服放大器
或电动操作器的输出信号
控制伺服电机的正 反转
经机械减速器减速后输出力矩推动调节机构动作
与此同时
位置发送器将调节机构的角位移转换成
相对应的0～10mADC信号
作为阀位指示
并反馈到前置放大器的输入端
作为位置反馈信号以平衡输入信号
伺服电机
本图表示的是一个两相电容异步
伺服电机的结构原理
它将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩
作为执行器的动力部件
伺服电机由一个用
冲槽硅钢片叠成的定子和鼠笼式转子组成
定子上均布着两个匝数
线径相同而相隔90°电角度的定子绕组Ⅰ和Ⅱ
由于分相电容CF的作用
定子绕组Ⅰ和Ⅱ的电流相位总是相差90°
其合成向量产生定子旋转磁场
定子旋转磁场又在转子内产生
感应电流并构成转子磁场
两个磁场相互作用
使转子旋转
转子旋转方向取决于
定子绕组Ⅰ和Ⅱ中的电流相位差
即取决于分相电容CF串接在哪一个
定子绕组中
减速器
由于交流伺服电机的转速高 力矩小
必须经过减速才能获得较大的推动力矩
常用的减速器有行星齿轮和蜗轮蜗杆两种
其中行星齿轮减速器由于体积小
传动效率高 承载能力大
单级速比可达100倍以上
获得广泛的应用
位置发送器
位置发送器的作用是将电动执行机构输出轴的
位移转变为0～10mADC反馈信号的装置
其主要部分是差动变压器
如图所示
差动变压器的铁芯与凸轮斜面靠弹簧相互压紧
当输出轴转动时带动凸轮使铁芯左右移动
凸轮斜面在设计上能保证铁芯位置与
输出轴之转角成线性关系
因此
变压器付边的输出电压
将与输出轴的转角成线性关系
这一交流信号经进一步处理
获得0～10mA的直流信号
以上分别介绍了
气动和电动执行机构的结构和工作原理
一般来说
气动和电动执行机构分别
与气动和电动调节器相匹配
但控制系统的设计是非常灵活的
在船舶机舱中往往会出现
电动和气动仪表相混合的形式
本图所示为各种可能的组合方式
1 气动调节器 阀门定位器 气动执行机构
这是一种最为常见的气动控制系统的组合方式
通过阀门定位器的辅助作用
可使气动执行机构准确定位
同时可在一定程度上放大调节信号的压力
增大执行机构的输出力或力距
增强执行器的工作平稳性
第二种是电动调节器和电动执行机构
这是一种最为常见的电动控制系统的组合方式
电动调节器的输出直接送到电动执行机构的
伺服放大器驱动伺服电机动作
第三种气动调节器 气电转换器 电动执行机构
该组合方式通过气电转换器将气动调节器的
气压信号成比例地转换成标准的电信号
从而推动电动执行机构工作
实现了气动信号的远距离传送
以及与数字装置的连接
第四种电动调节器 电气阀门定位器
气动执行机构
这是目前应用较多的一种组合方式
通过电气阀门定位器使得传输信号为电信号
而现场操作为气动执行机构
因此具备电动和气动执行机构的优点
电气阀门定位器实际上是电气转换器和
气动阀门定位器的组合
本次课我们讲了电动执行机构
调节器与执行机构的组合形式
谢谢大家
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