Виконавчі механізми, електродвигуни, їх особливості та різновиди

Сучасний стрімкий розвиток науки і техніки спричинив модернізацію виробничого обладнання всіх сфер господарювання. З'явився цілий ряд нових пристроїв. Розвиток кібернетики, а надалі електроніки, мікроелектроніки призвели до створення нової галузі - автоматизації та появи суміжних галузей, зважаючи на можливість повної автоматизації обладнання фактично будь-якої галузі. Наприклад, мехатроніка – це симбіоз механіки і, відповідно, електроніки, ця прикладна наука дуже активно розвивається і зараз не знайдеш сучасного виробництва, яке не використовує автоматизоване обладнання чи числове програмне управління для своїх верстатів та приводів.

Найважливішим вузлом будь-якого автоматизованого провадження є виконавчий механізм.

Головні складові електричного виконавчого механізму:

електродвигун;
будову передачі обертання (редуктор, шестерні, трансмісія);
шток, що переміщається або гвинт;
система управління (куди входять вузли кінцевих вимикачів, підсилювальні елементи, перетворювачі сигналу тощо)

Загалом, робота електричного виконавчого механізму відбувається так: в двигун надходить електрична енергія, потім через приєднаний редуктор (систему шестерень, трансмісію) вона передається на шток, що переміщається (або гвинт) і він відповідно приходить в рух робочий орган, відповідно до необхідних технічних характеристик.

Переваг саме електричних механізмів безліч:

вони можуть переміщати фактично на будь-яку відстань з скільки завгодно швидкою або повільною швидкістю;
просте програмне чи ручне управління;
робота за будь-яких погодних умов, у тому числі взимку;
не вимагають додаткової техніки під час монтажу: він дуже простий;
електрика - завжди доступний та недорогий ресурс енергії

Електромеханізм не потрібні системи трубопроводів, як для пневматичних пристроїв, і таке витратне техобслуговування як у гідравлічних). Крім того, ці два типи нестабільно працюють при негативній температурі.

Класифікація електроприводів та виконавчих механізмів:

за різновидом використовуваної енергії:

- Електричні; - гідравлічні (масло під тиском); - пневматичні (повітря під тиском)

за конструкцією:

- працюючі за принципом відкрито-закрито (від однієї кінцевої точки до іншої); - з можливістю позиціонування, проміжних зупинок - слідкуючі приводи та механізми з повним програмним управлінням

За режимом роботи - аналогічні режимам роботи двигунів: - тривалий; - короткочасний; - повторно-короткочасний і т.п.

За способом управління: - некеровані (включили - працює, вимкнули - не працює); - з можливістю ручного керування (наприклад, гальмування); - автоматизовані (різними способами)

Відповідно основнідані для вибору виконавчого механізму

Потрібно дізнатися про необхідні:

Моменти: номінальний крутний момент, максимальний крутний момент (або зусилля, яке може прикладати шток для переміщення),
швидкість переміщення;
Довжина переміщення;
Режим роботи;
Спосіб управління

Ключовим та основним елементом виконавчого механізму є електродвигун, від його властивостей залежитьхарактер роботи та темп руху, можливість програмування.

Найчастіше використовується звичайнийасинхронний двигун з ротором у вигляді біличної клітини (короткозамкненим) і порожнистим (немагнітним).

Для того, щоб двигун з обертального руху давав поступальне, з певною швидкістю, до нього приєднують механічний перетворювач - зазвичай редуктор. Механізм, що відразу з'єднує в собі електродвигун і редуктор, називають мотор-редуктором.

Часто для стабільності роботи та захисту електродвигуна застосовуються муфти різних типів: механічні, пневматичні, електромагнітні.

Усі асинхронні електродвигуни можуть також працювати в режимі генератора та з функціями тахогенератора та вимірювати швидкість обертання валу.

У виборі двигуна важливо враховувати можливість здатності до перевантаження - здатність розвивати максимальний момент в мінімальну кількість часу. Рекомендується вибирати виходячи з того, що номінальний момент у реальних умовах може бути дещо вищим.

Є спеціальний різновид двигуна - лінійний, який сам дає прямолінійний, а не обертальний рух.

Електродвигуни постійного струму розвивають більше тягове зусилля і мають можливість точного управління, але вони й вище за вартістю, більш тендітні, вимагають перетворювача - випрямляча - адже живлення від мережі змінного струму. Переваги двигуна постійного струму - обертання регулюється безпосередньо, варіюванням напруги. Якщо, наприклад, асинхронним двигуном намагатися керувати напругою виникає низький момент на валу.

Кроковий двигун, що також використовується в механізмах, за своїм пристроєм є синхронним, живиться змінним струмом, він застосовується у випадках коли необхідний рухз частими пусками та зупинками. Напруга на його обмотки подається по черзі, після кожного імпульсу ротор обертається на 1 крок (певний кут).

Сервоприводи (серводвигуни) - це пристрої, які керують рухом через негативний зворотний зв'язок, тобто вхідний сигнал залежить від вихідного.

Головне правило, що пред'являється до них - можливість гнучкого та точного керування.

Сервопривід і кроковий двигун здаються схожими за своїми характеристиками, але вони мають свої відмінності переваги і недоліки, переваг звичайно більше. Сервомотор набагато потужніший, точніше, немає необхідності подавати напругу із запасом на перевантаження, велика можлива швидкість, проте даний тип двигуна набагато дорожчий і до нього потрібні додаткові елементи - датчики.