что такое сервомотор в турбине
Сервомотор блока регулирующих клапанов турбины
Владельцы патента RU 2269008:
Изобретение относится к области турбостроения, конкретно к сервомотору блока регулирующих клапанов паровой турбины, и предназначено для управления паровпуском турбины, преимущественно с высокими параметрами пара.
При разработке сервомоторов блока регулирующих клапанов, управляющих группой клапанов, необходимо решать несколько технических задач: расположение сервомоторов непосредственно на паровпуске цилиндра паровой турбины, обеспечение открытия клапанов в заданной последовательности, обеспечение надежной работы сервомотора и привода клапанов при открытии и закрытии, компактность сервомотора и привода клапанов, простота конструкции и настройки сервомотора, технологичность изготовления.
Однако такая конструкция сервомотора не предназначена для обеспечения открытия сначала верхнего регулирующего клапана, затем нижнего регулирующего клапана. Кроме того, в этом сервомоторе с телескопически расположенными штоками и фактически раздвоенным поршнем сервомотора остается узел возвратной пружины в передаточной системе от штока, связанного с рычажным механизмом, к другому клапану, в результате остается необходимость в тепловом зазоре для гарантированного закрытия этого клапана. При этом настройка этого зазора в необходимом соотношении с расстоянием между контактными поверхностями штоков сложна и требует большой точности, что повышает вероятность ошибки при установке зазора и расстояния.
Такая конструкция, ввиду расположения обоих возвратных пружин в сливной полости одного сервомотора, обеспечивает исключение возвратной пружины в передаточной системе от второго штока сервомотора к штоку верхнего клапана, что упрощает настройку расстояния между контактными поверхностями элементов штока (в прототипе поршня и тарелки) и вместе с тем обеспечивает требуемую компенсацию тепловых расширений. Указанный технический результат положительно влияет на надежность работы привода блока клапанов.
Однако прототип имеет следующие недостатки: недостаточная величина направляющих поверхностей у штока сервомотора, что может привести к перекосу штоков, надиру рабочей части штоков и последующему их заклиниванию и, в конечном итоге, к незакрытию или неоткрытию сервомотора, что снижает надежность работы такой конструкции. При этом прототип не предназначен для обеспечения открытия сначала верхнего клапана, а затем нижнего.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сервомотора блока регулирующих клапанов, который обеспечивал бы заданную последовательность открытия сначала верхнего клапана, а затем нижнего клапана и при этом обеспечивал повышение надежности работы сервомотора, исключение возвратной пружины в передаточной системе от второго штока сервомотора к верхнему клапану.
Техническим результатом изобретения является предупреждение перекосов заклинивания штоков сервомотора при обеспечении простоты настройки между контактными поверхностями, служащими для взаимодействия штоков и компенсации тепловых расширений в условиях последовательности открытия сначала верхнего клапана, затем нижнего клапана.
Этот технический результат обеспечивается в сервомоторе блока регулирующих клапанов паровой турбины, содержащем два штока, первый из которых проходит через корпус сервомотора в его нижней части и непосредственно соединен со штоком нижнего клапана, второй шток жестко соединен с осью рычажной передачи, связанной со штоком верхнего клапана, в полости слива корпуса концентрично установленные возвратные наружную и внутреннюю пружины, опертые соответственно в поршень сервомотора, и противостоящую ему тарелку отличающийся тем, что второй шток выполнен полым, внутри него проходит первый шток, выходящий вместе со вторым в верхней части корпуса, полый шток соединен с поршнем сервомотора, на первом штоке в сливной полости установлена посредством шпонки тарелка с обеспечением взаимодействия поршня с тарелкой, при этом ось рычажной передачи размещена в сквозном пазу первого штока с зазором относительно паза с обеспечением взаимодействия штоков и гарантированного закрытия клапанов, полый шток имеет противолежащие прорези в месте установки тарелки для обеспечения вертикального перемещения первого штока.
Для упрощения технологии изготовления целесообразно, чтобы поршень сервомотора имел опорную тарелку, которая жестко соединена с ним и имеет контактную поверхность для взаимодействия через шпонку с тарелкой первого штока, при этом возвратная наружная пружина упирается в указанную опорную тарелку.
Наличие опорной тарелки над поршнем, жестко связанной с ним, дает возможность выполнения поршня с меньшей высотой и исключает необходимость усложнения формы поршня в случае разницы заданных диаметра поршня со стороны напорной полости и диаметра сливной полости сервомотора, что упрощает технологию изготовления. Надо отметить, что увеличение направляющих поверхностей указанным в предлагаемой конструкции образом не сказывается на габаритных размерах сервомотора и сложности конструкции.
Сервомотор блока регулирующих клапанов содержит в корпусе 1 полый шток 2 с закрепленным на нем поршнем 3 сервомотора, разделяющим корпус на сливную 4 и напорную 5 камеры. Наружная возвратная пружина 6 упирается в поршень 3. Для упрощения технологии изготовления поршня 3 путем уменьшения его высоты и упрощения формы поршень может иметь опорную тарелку 7, жестко соединенную с ним, размещенную в сливной полости 4. В этом случае возвратная наружная пружина 6 упирается в тарелку 7. Шток 2 выходит в верхней части корпуса 1 через неподвижную направляющую втулку 8. В верхней части штока 2 жестко закреплена ось 9 рычажной передачи 10, через которую шток 2 связан со штоком 11 верхнего клапана 12.
Другой цельный шток 13 сервомотора проходит через неподвижную направляющую втулку 14 в нижней части корпуса 1 и через полый шток 2 выходит вместе со штоком 2 в верхней части корпуса 1. Шток 13 непосредственно связан через шаровое соединение 15 со штоком 16 нижнего регулирующего клапана 17. В зоне сливной полости 4 в паз штока 13 встроена шпонка 18 и пластина 20. Тарелка 19 установлена на шпонке 18 и зафиксирована в радиальном направлении пластиной 20. Полый шток 2 имеет противолежащие сквозные прорези 21 для размещения шпонки 18 и свободного перемещения штока 13 сервомотора.
Поршень 3 штока 2 и тарелка 19 штока 13 взаимодействуют посредством контакта со шпонкой 18 кольцевого элемента 22, фиксирующего поршень 3 на штоке 2, или опорной тарелки 7 (при выполнении поршня с тарелкой), при этом контактные поверхности указанных элементов, обеспечивающие взаимодействие штоков 2, 13 размещены на расстоянии «L», определяемом заданной задержкой в требуемой последовательности открытия верхнего 12, затем нижнего 17 клапанов.
Ось 9 рычажной передачи 10 проходит через сквозной паз 23 в верхней части штока 13 с зазором по периметру паза 23. При этом величина осевого зазора b над осью 9 выполнена больше расстояния «L» для обеспечения гарантированного взаимодействия указанных контактных поверхностей, а величина осевого зазора d под осью 9 определяется величиной гарантированного закрытия верхнего клапана 17. Возвратная внутренняя пружина 24 оперта в тарелку 19 штока 13.
Сервомотор блока регулирующих клапанов работает следующим образом. При открытии клапанов в камеру 5 поступает напорное давление и подъемом полого штока 2 через рычажную передачу 10 открывает верхний клапан 12 до его эффективного значения. При этом шток 2 перемещается в направляющей втулке 8 и через шток 13 получает направление от втулки 14, тем самым имея две направляющие поверхности в отличие от прототипа.
При выборке указанного зазора «L» полый шток 2 с помощью контактной поверхности опорной тарелки 7 через шпонку 18 начинает перемещать размещенный в нем шток 13, который перемещается в направляющей втулке 14. При этом, перемещаясь вместе со штоком 2, шток 13 получает направление от неподвижной втулки 8, тем самым имея две направляющие поверхности в отличие от прототипа.
1. Патент РФ № 2135781, F 01 D 17/10, 1999 г.
2. Патент РФ № 2174607, F 01 D 17/20, 2001 г.
1. Сервомотор блока регулирующих клапанов паровой турбины, содержащий два штока, первый из которых проходит через корпус сервомотора в его нижней части и непосредственно соединен со штоком нижнего клапана, второй шток жестко соединен с осью рычажной передачи, связанной со штоком верхнего клапана, в полости слива корпуса концентрично установленные возвратные наружную и внутреннюю пружины, опертые соответственно в поршень сервомотора и противостоящую ему тарелку, отличающийся тем, что второй шток выполнен полым, внутри него проходит первый шток, выходящий вместе со вторым в верхней части корпуса, полый шток соединен с поршнем сервомотора, на первом штоке в сливной полости установлена посредством шпонки тарелка с обеспечением взаимодействия поршня с тарелкой, при этом ось рычажной передачи размещена в сквозном пазу первого штока с зазором относительно паза с обеспечением взаимодействия штоков и гарантированного закрытия клапанов, полый шток имеет противолежащие прорези в месте установки тарелки для обеспечения вертикального перемещения первого штока.
2. Сервомотор по п.1, отличающийся тем, что поршень сервомотора снабжен опорной тарелкой, которая жестко соединена с ним и имеет контактную поверхность для взаимодействия через шпонку с тарелкой первого штока, при этом возвратная наружная пружина упирается в указанную опорную тарелку.
Сервомотор для привода регулирующего клапана паровой турбины
Владельцы патента RU 2461718:
Известно множество различных видов сервомоторов для перемещения регулирующих клапанов, заслонок, шиберов с целью изменения регулируемого параметра: мощности, скорости, направления движения, качества продукта и т.п.
Известен гидравлический сервомотор блока регулирующих клапанов паровой турбины, состоящий из силового цилиндра с поршнем и штоком, соединенным со штоком клапана. Поршень сервомотора нагружен пакетом пружин, расположенных внутри силового цилиндра. Перемещением поршня управляет золотниковое устройство (RU 2264542, МПК: F01D 17/26, опубл. 20.11.2005).
Недостатком известного сервомотора является то, что золотниковое устройство вынесено из корпуса сервомотора, между сервомотором и золотниковым устройством выполняются длинные трубопроводы напорного и импульсного масла, вводятся дополнительные фланцевые соединения.
Известен сервомотор для привода регулирующего клапана турбины, состоящий из силового цилиндра с поршнем и пакетом пружин внутри, с золотниковым устройством для управления поршнем. В данном сервомоторе силовой цилиндр и корпус золотникового устройства выполнены в виде единой отливки. Нижний торец золотника нагружен давлением импульсного масла от регулятора скорости вращения вала турбины. Сила, действующая на золотник вверх от импульсного масла, уравновешивается силой золотникового пакета пружин, действующей на золотник вниз. Под действием этих двух сил золотник находится в среднем (или в другом расчетном) положении, управляя положением поршня и клапана (Щегляев А.В. Регулирование паровых турбин. ГЭИ, М.-Л., 1962 г., 256 с, стр.242, рис.12-3).
По совокупности признаков это известное изобретение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком известного изобретения, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства, является то, что, во-первых, для выполнения наладки требуется изготовить специальные детали, которые после наладки заменяются штатными. Во-вторых, несмотря на то, что нижняя крышка золотникового устройства имеет в центре специальный буртик для защиты от сливающегося масла, индикатор заливается маслом во время испытаний, и надо подставлять поддон для сбора протечек масла, иначе в условиях электростанции масло попадет на расположенный под сервомотором клапан, пропитает изоляцию паропроводов и может быть причиной пожара. В условиях электростанции сервомотор, преимущественно, устанавливается над клапаном на фланец крышки клапана. То есть сервомотор устанавливается в проеме пола машинного зала и поэтому не на что ставить поддон для сбора протечек масла. Это создает определенные препятствия при наладке сервомоторов. И, в-третьих, измерительный инструмент-индикатор заливается маслом, что создает неудобство в работе, так как масло попадает на спецодежду наладчика.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «новизна».
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных из уровня техники решений. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем. В частности, предлагаемым изобретением не предусматривается следующее:
— дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
— замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
— исключение какой-либо части (элемента) устройства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом известного из уровня техники для такого исключения результата, как, например, упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и т.п.;
— увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
— создание устройства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, а достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Предлагаемый сервомотор работает следующим образом. Для открытия регулирующего клапана в камеру 13 по маслопроводу 11 подается импульсное масло от управляющего блока системы регулирования турбины, создавая силу для перемещения золотника 9 вниз. Когда эта сила будет превышать силу пружины 10, действующую через рычаг 21 на золотник 9 снизу, золотник 9 пойдет вниз и откроет окна 8. Это откроет подвод напорного масла из маслопровода 15 и полости 16 под поршень 2. Поршень 2 переместится вверх на открытие клапана и рычагом 33 обратной связи передвинет подвижную буксу 7 вниз, закроет окна 8. После чего движение поршня 2 и соединенного с ним клапана прекратится, то есть команда блока управления выполнена. Для перемещения поршня 2 вниз необходимо уменьшить величину давления в камере 13, и процесс регулирования пойдет в обратном порядке. При этом по зазорам между буксами 6 и 7 и между золотником 9 и буксой 7 масло стекает внутрь корпуса 17 бокса, из которого отводится сливным трубопроводом 18.
Вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании предлагаемого устройства следующей совокупности условий:
— устройство, воплощающее предлагаемое изобретение при его осуществлении, используется в теплоэнергетике, в частности в системах регулирования и защиты паровых турбин;
— для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждается возможность его осуществления с помощью приведенных в описании заявки средств и методов;
— устройство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».
сервомотор привода регулирующих клапанов паровой турбины
Формула изобретения
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к устройствам системы соплового парораспределения паровых турбин, а его объектом является сервомотор привода регулирующих клапанов на паровпуске в цилиндр турбины большой мощности с высокими параметрами пара.
Для таких турбин принято располагать блок регулирующих клапанов вокруг паровпуска, а для привода клапанов обычно используют один сервомотор с механической передаточной системой, включающей реечный механизм и кулачковый вал, обеспечивающий последовательное открытие клапанов через рычаги и подвижные рамки, установленные в колонках на корпусах клапанов и соединенные с их штоками. Для закрытия клапанов используют возвратные пружины, устанавливаемые в монтажных колонках с упором в подвижные рамки со стороны, противоположной штоку клапана (1). Наличие в таких приводах реечного механизма и кулачкового вала, работающих при больших нагрузках, приводит к понижению надежности таких приводов. Этому также не благоприятствует нахождение подвижных рамок и возвратных пружин в высокотемпературных зонах с вероятностью их пропаривания утечками пара из клапанов. Эти рамки и пружины с монтажными колонками приводят также к увеличению вертикального размера пространства, занимаемого блоком клапанов.
Известны системы соплового парораспределения, в частности для турбин K-300-240 ЛМЗ, в которых все регулирующие клапаны оснащены индивидуальными сервомоторами одностороннего действия с размещенными в их полости слива возвратными пружинами (2). Такие системы обладают высокой надежностью в работе, но вместе с тем и высокой металлоемкостью с увеличенными затратами на изготовление, а кроме того, требуют большего пространства для их размещения.
Известны приводы регулирующих клапанов, относящиеся к вариантам промежуточного типа по сравнению с описанными приводными устройствами, в которых использованы сервомоторы с двумя штоками, позволяющие управлять, по меньшей мере, двумя клапанами, одним из которых непосредственно, а другим через относительно простой и надежный рычажный механизм. Из используемых в таких приводах сервомоторов ближайшим аналогом настоящего изобретения является сервомотор привода регулирующих клапанов, содержащий поршень, два штока, один из которых скреплен с поршнем, проходящих через противоположные концы корпуса и противостоящих в полости слива друг другу взаимодействующими контактными поверхностями концевых элементов на расстоянии, определяемом заданной последовательностью срабатывания клапанов (3).
Такой сервомотор одностороннего действия, как и описанный выше для управления группой клапанов, требует использования в приводной системе возвратных пружин с подвижными рамками, установка которых в неблагоприятной зоне приводит к снижению надежности работы привода. Известен сервомотор, аналогичный описанному, с двумя штоками, в полость слива которого встроена возвратная пружина (4). Однако этот сервомотор с телескопически расположенными штоками и раздвоенным поршнем сложен в изготовлении, а возвратный ход обеспечен только для одного из штоков и связанного с ним клапана. В передаточном механизме от второго штока к управляемому им клапану узел возвратной пружины остается, как и остается необходимость в тепловом зазоре, требуемом для гарантированного закрытия этого клапана в любых тепловых состояниях. Настройка этого зазора в необходимом соотношении с расстоянием между контактными поверхностями штоков сервомотора требует особого внимания и повышает вероятность ошибки при установке величин указанного зазора и расстояния.
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания сервомотора привода регулирующих клапанов паровой турбины, обеспечивающего непосредственное управление одним клапаном, а через рычажную передачу, по меньшей мере, еще одним другим клапаном, который позволял бы исключить необходимость введения возвратной пружины в передаточную систему между штоками сервомотора и клапана, позволял бы обеспечивать простоту настройки расстояния между контактными поверхностями штоков сервомотора, обеспечивая вместе с тем компенсацию тепловых расширений с гарантированным закрытием клапанов, и который был бы относительно простым в изготовлении.
Благодаря такому решению в результате оснащения второго штока тарелкой и установки возвратных пружин для ходов обоих штоков в сервомоторе устраняются все указанные выше недостатки известных приводных устройств.
Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его осуществления, иллюстрируемого прилагаемым чертежом, на котором изображена часть блока регулирующих клапанов с приводом, включающим сервомотор согласно изобретению.
Блок регулирующих клапанов паровпуска цилиндра паровой турбины содержит несколько размещенных в индивидуальных корпусах регулирующих клапанов, из которых каждая пара 1 и 2 управляется одним приводом. Этот привод содержит сервомотор 3 и рычажный передаточный механизм, включающий стяжку 4, рычаги 5 и 6 и соединительное звено 7.
Работа описанного привода происходит следующим образом.
При открытии клапанов в полость управления 11 сервомотора 3 подают напорное давление и подъемом штока 13 открывают клапан 1 до его эффективного значения. Дальнейший ход штока 13 определяется установленным значением расстояния «L», рассчитанного по нужной задержке открытия клапана 2, соответствующей заданной последовательности открытия клапанов 1 и 2. После выборки расстояния «L» шток 13 своей контактной поверхностью через контактную поверхность штока 14 осуществляет его перемещение и через рычажный передаточный механизм открывает клапан 2. При перемещении штоков 13 и 14 осуществляется сжатие возвратных пружин 16 и 17.
При отключении напорного давления под действием возвратных пружин 16 и 17 осуществляется перемещением штоков 13 и 14 в обратном направлении и тем самым закрытие клапанов 1 и 2.
Источники информации
1. А.Д. Трухний, С.М. Лосев. Стационарные паровые турбины. М., 1981 г., с. 149-150, рис. 5.25.
2. Там же, с.220, рис. 7.23.
3. Патент РФ N 2080455, F 01 D 17/10, 1997 г.
4. Патент РФ N 2135781, F 01 D 17/10, 1999 г.
Обратимся к механизму, устанавливаемому в целый ряд станков и активно задействованному в автоматизации производственных процессов. Рассмотрим что значит сервопривод: устройство и принцип работы, схемы и сферы применения – все это и другие важные моменты в фокусе нашего внимания. Ознакомившись с информацией, вы будете знать, что из себя представляет данный силовой агрегат, чем он отличается от других типов, почему и когда его следует использовать.
Сразу уточним: его востребованность не ограничивается промышленным сектором, он нужен не только оборудованию. Функционирует и в приборах отопления, и в системах кондиционирования, в машинах и даже в любительских радиоустановках. Актуален везде, где необходимо задавать движение и регулировать ускорение или замедление.
Сервопривод – что это такое
Под этим понятием обычно подразумевают оснащенный электромотором механизм, который можно разместить под нужным углом и зафиксировать в одном положении. Но данное определение недостаточно емкое, поэтому его можно и нужно дополнить.
Это также силовой агрегат, управление которым реализовано через отрицательную обратную связь. Именно последняя дает возможность чутко контролировать заданные параметры перемещения. И у него просто должен быть датчик – позиции, нагрузки, скорости – и блок контроля, который поддерживает необходимые условия в автоматическом режиме.
В числе самых распространенных сегодня находятся модели, сохраняющие установленный угол и/или интенсивность выполнения технологической операции.
Устройство серводвигателя
В общем случае у него следующие функциональные узлы:
Данная конфигурация достаточно проста, чтобы обеспечивать бесперебойное поддержание режимов и оставаться надежной. Такого узла, который стал бы «слабым звеном», попросту нет, поэтому проблемы с эксплуатацией возникают сравнительно редко. Продолжительности ресурса также способствует специфика функционирования, к особенностям которой мы переходим.
Как работает сервопривод
Принцип его действия завязан на использовании импульсного сигнала, обладающего тремя ключевыми свойствами, – частотой, наименьшей и наивысшей продолжительностью, и как раз последняя, то есть длина, и задает угол поворота. Может находиться в диапазоне 0,8-2,2 мс. Как только поступает на печатную плату, активирует энкодер (потенциометр) и, через механическую передачу, выходной вал.
Электронная схема сравнивает реальное положение вала с запрограммированным. При этом возможно 3 состояния. И первое из них – нулевой момент, то есть полного совпадения, что значит – силовой агрегат не работает (остановлен). При втором управляющий сигнал выше опорного, это провоцирует поворот в одну сторону, при третьем – ниже, что оборачивается движением вращающейся части в другом направлении.
Таким образом, принцип работы сервомотора сводится к следующему:
Сравнение осуществляется на основании разностных величин и учитывает параметр длительности, а поэтому определяет разбежку показателей с максимальной точностью. Эта особенность дает возможность обеспечить необходимое позиционирование инструмента.
Виды сервоприводов
Их классифицируют главным образом по типу используемого двигателя, выделяя:
Первые особенно востребованы в автомобилестроении и активно устанавливаются в АКПП – для беспроблемного переключения передач. Также они актуальны для спецтехники, транспортирующей грузы весом свыше 100 кг. Вторые и третьи больше ориентированы на различное промышленное оборудование.
Если всесторонне рассматривать серводвигатель – что это такое, принцип работы, разновидности, – то нужно уделить внимание и его основным рабочим параметрам. В списке ключевых характеристик всех его моделей:
Еще немного нюансов: устройство сервомотора может предполагать наличие двигателя с сердечником. Это не лучший вариант, так как при его функционировании появляются вибрации, которые снижают точность вращения вала. Поэтому практичнее выбирать модели, у которых кинетическая энергия ротора на практике будет минимальной, даже несмотря на то, что они стоят несколько дороже. Это особенно актуально в случаях с эксплуатацией ЧПУ-станков, выполняющих сложные детали.
И несколько слов о редукторе: он может быть шестеренчатым или червячным. Первый сегодня более востребован, так как доступнее по цене и достаточно эффективно снижает частоту вращения, обеспечивая нужный крутящий момент. Второй, несмотря на лучшее передаточное число, выпускается и встречается реже, так как его производство оборачивается более серьезными затратами.
Еще один важный фактор различия видов – габаритные размеры, а именно соотношение ДхШхВ и вес. В соответствии с ними выделяют три группы силовых агрегатов:
Следующее различие – по интерфейсу:
Решая, для чего нужен сервопривод, помните, что нюансы – в начинке, а внешнее исполнение может быть абсолютно одинаковым.
Также разнообразие моделей можно разделить по материалу шестеренок – на такие группы:
И, наконец, существуют варианты с сердечником (коллекторные) и без него. У первых есть полый ротор в несколько секций, между которыми появляется вибрация в процессе вращения. Поэтому они менее точны, чем те, чья подвижная часть полая, а также тяжелее и обеспечивают более долгий отклик, правда, и стоят дешевле.
Применение сервоприводов
Сегодня они широко используются в самых разных областях:
Это далеко не все возможные сферы и ниши – данные силовые агрегаты, по сути, актуальны везде, где только требуется точно контролировать движение вала.
Особенности устройства сервопривода переменного тока
Это подвид синхронной модели, у которого ротор вращается с той же частотой, какая присуща магнитному полю, созданному обмотками статора. На последний направляется трехфазное напряжение, запускающее весь процесс функционирования.
На подвижной части закреплен энкодер, разрешающая способность которого сравнительно высокая. От него поступает один сигнал на первый вход, а от электронной платы – другой, на второй. Данная пара сравнивается, и разница между ними является показателем рассогласования, отталкиваясь от которого необходимо задать команду подачи соответствующего вольтажа для скорейшего наступления нулевого момента.
Читая о том, как работает модель, в технической литературе часто можно встретить термин «сервоусилитель»: что это такое? Это плата – блок управления, а мы уже выяснили, что она из себя представляет и для чего необходима, так что не пугайтесь нового определения.
Плюсы и минусы
Рассматриваемые силовые агрегаты обладают целым набором особенностей, и, если сравнивать их с шаговыми, можно выделить ряд достоинств.
В числе объективных преимуществ:
Использование сервопривода не тотальное только потому, что он также обладает некоторыми недостатками.
В списке относительных минусов:
Ясно, что преимущества оказывают гораздо более важное влияние, и именно они обуславливают значительную степень востребованности в самых различных сферах.
Режимы управления
Работа сервопривода может осуществляться в трех разных форматах. Рассмотрим каждый из них.
Контроль положения
Здесь нужно сохранять заданный угол поворота вала, подавая последовательность сигналов. Пусть они идут с контроллера – таким образом, можно обеспечить точное позиционирование, что особенно актуально для узлов производственных станков.
Обратите внимание, с помощью совокупности импульсов не проблема задать информацию не только о положении в пространстве, но и о векторе вращения или скорости движения. Сделать это можно одним из трех способов – направляя напряжение:
Контроль скорости
Здесь сервоуправление – это увеличение или уменьшение аналогового сигнала на дискретную величину при его подаче на соответствующие обмотки. А если он еще и разнополярный, тогда не составляет труда быстро менять направление вращения.
Данный режим напоминает эксплуатацию асинхронного силового агрегата с преобразователем частоты. Потому что в ее рамках требуется постоянно выполнять разгон и замедление, задавать минимумы и максимумы и тому подобное. Главное – реализовывать не слишком сложный алгоритм, чтобы не превращать рядовую практическую задачу в непосильный труд программирования.
Контроль момента
В данном случае назначение сервопривода – обеспечивать стабильное число оборотов, вне зависимости от того, вращается двигатель или нет. Эта цель достигается путем подачи или дискретного сигнала, или аналогового двухполярного. Метод более чем актуален для оборудования, в процессе эксплуатации требующего смены давления, прижима или других параметров.
Внимание, силовой агрегат должен быть дополнительно оснащен встроенным датчиком тока, ведь именно последний и оценивает значение текущего момента, чтобы потом электроника могла сравнить его с необходимой величиной.
Процесс рекуперации
Зачастую запускается при переключении режимов работы сервомотора: что это такое? Это возвратная энергия, которая выделяется при смене знака (направления движения) относительно вращающего момента. Обычно она не слишком большая, но все равно собирается на конденсаторах, увеличивая, таким образом, напряжение на звене постоянного тока.
В тех же случаях, когда данное неравенство абсолютных значений достигнет серьезной отметки, пороговый уровень емкости шины будет пробит. И тогда все излишки будут сброшены в тормозной резистор.
Мы постарались рассмотреть все особенности данных механизмов и подчеркнуть удобство и перспективность их использования. Предлагаем также взглянуть на схемы сервоприводов, фото и видеоролики на эту тему – чтобы вы могли дополнить свое представление.