Питання та завдання для самоконтролю

1. Яке основне призначення підсилювача?

2. Дайте класифікацію підсилювачам.

3. Де використовуються підсилювачі?

2.3.3. Виконавчі елементи та пристрої

Виконавчі елементи (ВЕ) систем автоматики призначені для створення управляючої дії на регулюючий орган (РО) об'єкту управління (ОУ). При цьому змінюється положення або стан РО, що приводить зрештою до зміни положення або стану ОУ відповідно до алгоритму управління.

Виконавчі елементи залежно від управляючої дії на виході діляться на два види: силові і параметричні.

Зміна просторового положення РО можливо в тому випадку, якщо ВЕ створює управляючу дію у вигляді сили або моменту. Такі виконавчі елементи одержали назву – силові, до них відносяться електромагніти, електромеханічні муфти, різні види двигунів.

Пристрій, що містить двигун, редуктор і елементи управління двигуном (підсилювач, реле, контактор, і т. д.), називають силовим приводом, або просто приводом.

Залежно від виду енергії, що підводиться до двигуна, розрізняють електро-, пневмо- і гідропривід. Знаходять застосування і комбіновані приводи: електрогідравлічні, електропневматичні і пневмогідравлічні.

Ще одним різновидом є слідкуючий привод, який відтворює на виході задане на вході переміщення, але з великим механічним підсиленням, тобто момент або сила на виході істотно більша, ніж на вході. Слідкуючий привід широко застосовується в автоматичних маніпуляторах (роботах), верстатах з ЧПУ (числовим програмним управлінням), для управління прокатними станками, антенами радіолокаторів, в космічній і ракетній техніці і т.д.

Формально цей привод відноситься не до елементів автоматики, а до пристроїв, оскільки в ньому об'єднуються декілька елементів. Але в складних (комплексних) САУ привод може розглядатися як один функціональний елемент - виконавчий.

Зміна стану РО пов'язана із зміною його параметрів (опору, магнітного потоку, температури, швидкості і т. д.) або енергетичних параметрів, що підводяться до РО (напруги, струму, частоти, фази - в електричних пристроях; тиск робочого середовища - в пневматичних і гідравлічних пристроях).

Виконавчі елементи, що змінюють стан РО, називаються параметричними. Наприклад, в автоматичному управляючому пристрої термостата ВЕ є підсилювач, навантаженням якого служить нагрівальний елемент РО термостата. При відхиленні температури від заданого значення змінюється вхідна напруга підсилювача; при цьому змінюється і вихідна напруга, а отже, і струм в нагрівальному елементі і температура в термостаті теж змінюється. У цьому пристрої підсилювач вміщує в собі функції підсилювача і виконавчого елементу. Він створює управляючу дію (напруга, струм), що змінює температуру гріючого елементу, тобто параметр РО. Таке використання підсилювачів досить часто зустрічається в пристроях автоматики. Підсилювачі одночасно є різновидом параметричних виконавчих елементів. Особливо часто як параметричні ВЕ використовуються електромагнітні реле, контактори, тиристорні і транзисторні реле.

Залежно від характеру руху вихідного валу ВЕ їх можна розділити на три типи: з лінійним, поворотним (кут повороту менше 360°) і з обертальним рухом (кут повороту більше 360°).

Статична характеристика ВЕ може мати будь-який вигляд (лінійна, нелінійна, реверсивна, нереверсивна і т. д.).

До силових виконавчих елементів пред'являється ряд вимог, які обумовлені конструкцією і алгоритмом роботи ОУ, умовами експлуатації і т.д.

Основними вимогами, яким повинні задовольняти характеристики і параметри ВЕ, є наступні:

1) Максимальна сила або момент, що розвивається ВЕ повинні бути явно більше, ніж максимальна сила або момент, що необхідні для переміщення РО об'єкту управління у всіх режимах роботи;

2) Висока швидкодія;

3) Максимальне значення ККД;

4) Характеристика ВЕ повинна бути близька до лінійної, якщо в процесі роботи управляюча дія, створювана виконавчим елементом, повинна плавно регулюватися;

5) Поріг чутливості мінімальний;

6) Потужність, необхідна для управління ВЕ повинна бути невеликою;

7) Висока надійність і довговічність;

8) Невеликі розміри і маса.

Виконавчі пристрої (ВП) є кінцевими елементами автоматичних систем. Вони виробляють керуючу дію, що поступає до об'єкту керування САУ з метою реалізації заданого алгоритму його функціонування. Енергія живлення поступає до ВП із зовнішнього джерела, а для керування роботою ВП використовуються сигнали різних підсилювачів. По виду енергії, що використовується, ВП діляться на електричні, гідравлічні і пневматичні.

У свою чергу електричні ВП класифікуються таким чином:

- електричні двигуни постійного струму;

- електричні двигуни змінного струму;

- електромагнітні (порошкові) муфти;

- двигуни поступу;

- інтегруючі підсилювачі постійного струму (розповсюджені у пристроях електронної автоматики).

ВП повинні задовольняти таким основним вимогам:

- висока швидкодія;

- забезпечення необхідної потужності, достатньої для переміщення об'єкту керування у всіх режимах роботи САК;

- забезпечення можливості повільного регулювання швидкості руху об'єкту у широких межах;

- лінійність статичної характеристики;

- статична характеристика мас бути реверсивною.