Razvrstitev električnih pogonov

Električni aktuator v krmilnih sistemih se običajno imenuje naprava, namenjena premikanju delovnega telesa v skladu s signali krmilne naprave.

Delovna telesa so lahko različne vrste dušilnih loput, ventilov, ventilov, vrat, vodilnih lopatic in drugih regulacijskih in zapiralnih teles, ki lahko spreminjajo količino energije ali delovne snovi, ki vstopa v krmilni objekt. V tem primeru je gibanje delovnih teles lahko translacijsko in rotacijsko v enem ali več vrtljajih. Zato pogonski mehanizem s pomočjo delovnega telesa neposredno vpliva na nadzorovani predmet.

Aktuatorji so naprave, ki mehansko vplivajo na fizične procese s pretvorbo električnih signalov v zahtevano krmilno delovanje. Tako kot senzorji morajo biti tudi aktuatorji ustrezno usklajeni za vsako aplikacijo. Aktuatorji so lahko binarni, diskretni ali analogni.Posebna vrsta za vsako nalogo je izbrana ob upoštevanju zahtevane izhodne moči in hitrosti.

Na splošno je električni aktuator sestavljen iz električnega aktuatorja, reduktorja, povratne enote, senzorja indikatorja položaja izhodnega elementa in končna stikala.

Kot električni pogon v pogonih elektromagneti, ali elektromotorji z reduktorjem za zmanjšanje hitrosti gibanja izhodnega elementa na vrednost, ki omogoča neposredno povezavo tega elementa (gredi ali palice) z delovnim telesom.

Povratna vozlišča so zasnovana tako, da v krmilno zanko vnašajo delovanje, sorazmerno z velikostjo premika izhodnega elementa aktuatorja in s tem delovnega elementa, ki je z njim povezan. S pomočjo končnih stikal se električni pogon pogona izklopi, ko delovni element doseže končne položaje, da se izognemo morebitnim poškodbam mehanskih povezav, kot tudi omejimo gibanje delovnega elementa.

Praviloma je moč signala, ki ga ustvari regulacijska naprava, nezadostna za neposredno premikanje delovnega elementa, zato lahko aktuator obravnavamo kot ojačevalnik moči, v katerem se šibek vhodni signal, večkrat ojačan, prenaša na delovni element.

Vse električne pogone, ki se pogosto uporabljajo v različnih vejah sodobnih tehnologij za avtomatizacijo industrijskih procesov, lahko razdelimo v dve glavni skupini:

1) elektromagnetni

2) električni motor.

Prva skupina vključuje predvsem elektromagnetne pogone, namenjene krmiljenju različnih vrst krmilnih in zapornih ventilov, ventilov, jermenic itd. aktuatorji z različnimi vrstami elektromagnetnih sklopk... Značilnost električnih aktuatorjev te skupine je, da silo, potrebno za preureditev delovnega telesa, ustvarja elektromagnet, ki je sestavni del aktuatorja.

Za krmiljenje se elektromagnetni mehanizmi običajno uporabljajo le v sistemih za vklop in izklop. V avtomatskih krmilnih sistemih se pogosto uporabljajo kot končni elementi elektromagnetne sklopke, ki jih delimo na torne sklopke in drsne sklopke.

V drugo, trenutno najbolj razširjeno skupino spadajo eElectric aktuatorji z elektromotorji različnih tipov in izvedb.

Elektromotorji so običajno sestavljeni iz motorja, menjalnika in zavore (včasih slednja morda ni na voljo). Krmilni signal gre istočasno do motorja in zavore, mehanizem se sprosti in motor poganja izhodni element. Ko signal izgine, se motor izklopi in zavora zaustavi mehanizem. Enostavnost vezja, majhno število elementov, ki sodelujejo pri oblikovanju regulacijskega delovanja, in visoke operativne lastnosti so povzročili, da so aktuatorji z nadzorovanimi motorji osnova za ustvarjanje pogonov za sodobne industrijske avtomatske krmilne sisteme.

Obstajajo aktuatorji z nenadzorovanimi motorji, ki vsebujejo mehansko, električno ali hidravlično sklopko, ki jo krmili električni signal, čeprav niso široko uporabljeni.Njihova značilnost je, da motor v njih deluje neprekinjeno ves čas delovanja krmilnega sistema, krmilni signal iz krmilne naprave pa se preko krmiljene sklopke prenaša na delovno telo.

Pogone s krmiljenimi motorji pa lahko razdelimo glede na način konstrukcije krmilnega sistema mehanizmov s kontaktnim in brezkontaktnim krmiljenjem.

Aktiviranje, deaktiviranje in obračanje elektromotorjev kontaktno vodenih pogonov se izvaja z različnimi relejnimi ali kontaktnimi napravami. To določa glavno razlikovalno značilnost aktuatorjev s kontaktnim krmiljenjem: v takih mehanizmih hitrost izhodnega elementa ni odvisna od velikosti krmilnega signala, ki se nanaša na vhod aktuatorja, smer gibanja pa je določena z znakom (ali faza) tega signala. Zato se pogoni s kontaktnim krmiljenjem običajno imenujejo pogoni s konstantno hitrostjo gibanja delovnega telesa.

Da bi dobili povprečno spremenljivo hitrost gibanja izhodnega elementa pogona s kontaktnim krmiljenjem, se široko uporablja impulzni način delovanja njegovega elektromotorja.

Večina aktuatorjev, zasnovanih za kontaktno krmiljena vezja, uporablja reverzibilne motorje. Uporaba elektromotorjev, ki se vrtijo samo v eno smer, je zelo omejena, a se še vedno pojavlja.

Za brezkontaktne električne pogone je značilna povečana zanesljivost in omogočajo relativno enostavno doseganje konstantne in spremenljive hitrosti gibanja izhodnega elementa.Za brezkontaktno krmiljenje pogonov se uporabljajo elektronski, magnetni ali polprevodniški ojačevalniki ter njihove kombinacije. Ko krmilni ojačevalniki delujejo v relejnem načinu, je hitrost gibanja izhodnega elementa aktuatorjev konstantna.

Kontaktno vodene in brezkontaktne električne pogone lahko razdelimo tudi glede na naslednje značilnosti.

Po predhodnem dogovoru: z rotacijskim gibanjem odgonske gredi - enoobraten; z rotacijskim gibanjem izhodne gredi - večkratno; s postopnim premikanjem odgonske gredi — naravnost naprej.

Po naravi dejanja: položajno dejanje; sorazmerno delovanje.

Po zasnovi: v običajni izvedbi, v posebni izvedbi (odporna proti prahu, eksplozijsko varna, tropska, pomorska itd.).

Izhodna gred enoobratnih pogonov se lahko vrti v enem polnem obratu.Takšne mehanizme označujeta količina navora izhodne gredi in čas njenega popolnega vrtenja.

Za razliko od enoobratnih večobratnih mehanizmov, katerih izhodna gred se lahko premika v več, včasih precejšnjem številu vrtljajev, je značilno tudi skupno število vrtljajev izhodne gredi.

Linearni mehanizmi imajo translacijsko gibanje izhodne palice in se ocenjujejo s silo na palico, vrednostjo polnega giba palice, časom njenega gibanja v polnem odseku giba in hitrostjo gibanja izhodnega telesa v vrtljaji na minuto za enoobratne in večobratne in v milimetrih na sekundo za linearne mehanizme.

Zasnova pozicijskih pogonov je takšna, da je z njihovo pomočjo mogoče nastaviti delovna telesa le v določene fiksne položaje.Najpogosteje obstajata dve takšni poziciji: "odprto" in "zaprto". V splošnem primeru je možen tudi obstoj večpozicijskih mehanizmov. Pozicijski pogoni običajno nimajo naprav za sprejem povratnega signala o položaju.

Proporcionalni aktuatorji so strukturno takšni, da v določenih mejah zagotavljajo namestitev delovnega telesa v kateri koli vmesni položaj, odvisno od velikosti in trajanja krmilnega signala. Takšni aktuatorji se lahko uporabljajo tako v pozicijskih kot P, PI in PID sistemih avtomatskega krmiljenja.

Obstoj električnih pogonov običajne in posebne izvedbe močno razširja možna področja njihove praktične uporabe.