SIŁOWNIKI
Siłownik jest urządzeniem przetwarzającym sygnał wejściowy (np. napięcie lub ciśnienie - fizyczny charakter tego sygnału zależy od rodzaju siłownika) na przesunię-cie liniowe lub przesunięcie kątowe części ruchomej siłownika (trzpienia).
Ze względu na charakter sygnału wyjściowego, siłowniki dzieli się na:
ciągłe (analogowe) - trzpień siłownika może przyjąć (w sposób stabilny) każdą pozycję w zakresie ruchu trzpienia,
dyskretne (cyfrowe) - trzpień siłownika może przyjąć (w sposób stabilny) skończoną liczbę pozycji (najczęściej dwie - wysunięty, schowany).
Siłowniki dyskretne stosowane są w układach sterowania otwartego i omówiono je dokładnie w [1]. W tym ćwiczeniu rozważane będą wyłącznie siłowniki ciągłe.
Siłownik ciągły stanowi, razem z nastawnikiem (np. zawór lub przepustnica), zespół wykonawczy układu automatycznej regulacji (UAR) i służy do zmiany położenia elementu wykonawczego nastawnika. W wyniku tej zmiany, nastawnik zmienia strumień substancji ( energii) stanowiący wielkość wejściową do obiektu regulacji. Sygnałem wejściowym siłownika jest wyjście regulatora (rys.4.1).
Rys.4.1. Miejsce siłownika w UAR
Producenci, aby ułatwić pracę projektanta, często dostarczają cały zespół wykonawczy. 4.1. Podział siłowników
W zależności od używanej energii pomocniczej siłowniki dzieli się na:
pneumatyczne,
hydrauliczne,
elektryczne.
Wśród siłowników elektrycznych można wyróżnić siłowniki elektromagnetyczne, siłowniki z silnikami o działaniu ciągłym i z silnikami o działaniu skokowym (te ostatnie przydatne w sterowaniu cyfrowym).
Charakterystyka dynamiczna siłownika określa współpracę z regulatorem. W przypadku typowego siłownika pneumatycznego membranowego, sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do sygnału wejściowego (z pomijalną oscylacyjnością). W typowym siłowniku hydraulicznym tłokowym (człon całkujący), w przypadku sygnału skokowego na wejściu, sygnał wyjściowy (przesunięcie tłoka) rośnie liniowo w czasie z prędkością proporcjonalną do wartości amplitudy sygnału wejściowego (różnicy ciśnień). Siłowniki elektryczne pracują zwykle ze stałą prędkością. Mogą wykonywać trzy rozkazy: obracaj się w lewo, w prawo i stój. Siłownik elektryczny napędzany silnikiem współpracuje zwykle:
z regulatorem krokowym,
z ustawnikiem pozycyjnym składającym się z elementu trójstawnego sprawdzającego zgodność położenia siłownika z położeniem zadanym, określonym przez sygnał z regulatora elektrycznego ciągłego,
(…)
… elektrycznego ciągłego,
z elementem trójstawnym, z którym tworzy regulator trójstawny.
4.2. Siłowniki pneumatyczne
Siłowniki pneumatyczne dzieli się na membranowe i tłokowe. Najbardziej rozpowszechnione są siłowniki membranowe ze sprężyną, stosowane do napędu zaworów regulacyjnych, przepustnic, łopatek kierowniczych wentylatorów, oporników nastawnych, itp.
Siłowniki membranowe ze sprężyną, ze względu…
… lub nieszczelnością instalacji) - jeśli zawór powinien być otwarty, to wybieramy siłownik prosty.
Rys.4.2. Przekrój siłownika pneumatycznego: lewa połowa - siłownik prosty, prawa połowa - siłownik odwrócony; 1 - króciec doprowadzający ciśnienie sterujące, 2 - membrana, 3 - króciec wyrównujący ciśnienia, 4 - sprężyna, 5.1 - górna część obudowy, 5.2 - dolna część obudowy, 6 - trzpień, 7 - pro-wadnica (piasta widełkowa), 8 - nakrętka
Na rys. 4.2 przedstawiono przekrój siłownika pneumatycznego. W siłowniku odwróconym sprężone powietrze (ciśnienie sterujące) doprowadzane jest króćcem 1 pod membranę 2. Wzrost ciśnienia powoduje przesunięcie trzpienia 6 w górę, do pozycji, w której następuje zrównoważenie siły Fx (oddziaływania sprężyny 4, proporcjonalnej do stopnia jej odkształcenia) i siły Fp (wynikającej z różnicy…
… niejednoznaczności, w zespole wykonawczym, mamy do czynienia z histerezą, której istnienie można wyjaśnić następująco:
dla narastającego ciśnienia sterującego ps, z pewnym przybliżeniem, dla ustalonego ps , trzpień przyjmie położenie x1 i, w stanie równowagi, zachodzi równość sił:
(4.2)
w którym pa - ciśnienie atmosferyczne, k - stała sprężyny, FT - siła tarcia,
dla malejącego ciśnienia sterującego ps, z pewnym…
… na element wyjściowy,
element wyjściowy w postaci trzpienia, korby lub wału.
Siłowniki elektryczne mogą być ponadto wyposażone w elementy pomocnicze, takie jak:
zadajnik położenia (np. potencjometr) odwzorowujący położenie elementu wyjściowego,
luzownik ograniczający wybieg elementu wyjściowego (po wyłączeniu sygnału sterującego),
układ zabezpieczający przed skutkami przeciążenia siłownika,
wyłączniki…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)