Classificació dels accionaments elèctrics

Un actuador elèctric en sistemes de control es coneix comunament com un dispositiu dissenyat per moure el cos de treball d'acord amb els senyals del dispositiu de control.

Els cossos de treball poden ser diversos tipus de vàlvules d'acceleració, vàlvules, vàlvules, portes, paletes de guia i altres cossos reguladors i de tancament capaços de canviar la quantitat d'energia o substància de treball que entra a l'objecte de control. En aquest cas, el moviment dels cossos de treball pot ser tant de translació com de rotació dins d'una o diverses revolucions. Per tant, el mecanisme d'accionament, amb l'ajuda del cos de treball, afecta directament l'objecte controlat.

Els actuadors són dispositius que afecten mecànicament els processos físics convertint els senyals elèctrics en l'acció de control requerida. Igual que els sensors, els actuadors s'han d'adaptar adequadament a cada aplicació. Els actuadors poden ser binaris, discrets o analògics.El tipus específic per a cada tasca es selecciona tenint en compte la potència i la velocitat de sortida requerides.

En general, l'actuador elèctric consta d'un actuador elèctric, un reductor, una unitat de retroalimentació, un sensor indicador de posició de l'element de sortida i interruptors de límit.

Com a accionament elèctric en accionaments electroimants, o motors elèctrics amb reductor per reduir la velocitat de moviment de l'element de sortida a un valor que permeti la connexió directa d'aquest element (eix o vareta) amb el cos de treball.

Els nodes de retroalimentació estan dissenyats per introduir en el bucle de control una acció proporcional a la magnitud del desplaçament de l'element de sortida de l'actuador i, per tant, de l'element de treball articulat amb ell. Amb l'ajuda d'interruptors de final de carrera, l'accionament elèctric de l'accionament s'apaga quan l'element de treball arriba a les seves posicions finals, per evitar possibles danys a les connexions mecàniques, així com per limitar el moviment de l'element de treball.

Com a regla general, la potència del senyal generada pel dispositiu de regulació és insuficient per al moviment directe de l'element de treball, per tant, l'actuador es pot considerar un amplificador de potència, en el qual un senyal d'entrada feble, amplificat moltes vegades, es transmet al element de treball.

Tots els accionaments elèctrics, àmpliament utilitzats en diverses branques de les tecnologies modernes per a l'automatització de processos industrials, es poden dividir en dos grups principals:

1) electromagnètic

2) motor elèctric.

El primer grup inclou principalment accionaments electromagnètics dissenyats per controlar diversos tipus de vàlvules de control i tancament, vàlvules, politges, etc. actuadors amb diversos tipus d'acoblaments electromagnètics... Una característica dels actuadors elèctrics d'aquest grup és que la força necessària per reordenar el cos de treball és creada per un electroimant, que és una part integral de l'actuador.

Amb finalitats de control, els mecanismes de solenoide s'utilitzen generalment només en sistemes on-off. En sistemes de control automàtic s'utilitzen sovint com a elements finals embragatges electromagnètics, que es subdivideixen en embragatges de fricció i embragatges lliscants.

El segon grup, actualment més comú, inclou actuadors elèctrics amb motors elèctrics de diversos tipus i dissenys.

Els motors elèctrics solen estar formats per un motor, una caixa de canvis i un fre (de vegades aquest últim pot no estar disponible). El senyal de control va al motor i al fre simultàniament, el mecanisme s'allibera i el motor acciona l'element de sortida. Quan el senyal desapareix, el motor s'apaga i el fre atura el mecanisme. La senzillesa del circuit, el petit nombre d'elements implicats en la formació de l'acció reguladora i les altes propietats operatives han fet que els actuadors amb motors controlats siguin la base per crear accionaments per a sistemes de control automàtic industrials moderns.

Hi ha, encara que poc utilitzats, actuadors amb motors incontrolats que contenen un embragatge mecànic, elèctric o hidràulic controlat per un senyal elèctric.La seva característica és que el motor en ells funciona contínuament durant tot el temps de funcionament del sistema de control i el senyal de control del dispositiu de control es transmet al cos de treball a través de l'embragatge controlat.

Els accionaments amb motors controlats, al seu torn, es poden dividir segons el mètode de construcció del sistema de control de mecanismes amb control de contacte i sense contacte.

L'activació, desactivació i inversió de motors elèctrics d'accionaments controlats per contacte es duu a terme mitjançant diversos dispositius de relé o contacte. Això defineix la principal característica distintiva dels actuadors amb control de contacte: en aquests mecanismes, la velocitat de l'element de sortida no depèn de la magnitud del senyal de control aplicat a l'entrada de l'actuador i la direcció del moviment està determinada pel signe. (o fase) d'aquest senyal. Per tant, els actuadors amb control de contacte solen anomenar-se actuadors amb una velocitat de moviment constant del cos de treball.

Per obtenir una velocitat de moviment variable mitjana de l'element de sortida de l'accionament amb control de contacte, s'utilitza àmpliament el mode de funcionament de pols del seu motor elèctric.

La majoria dels actuadors dissenyats per a circuits controlats per contacte utilitzen motors reversibles. L'ús de motors elèctrics que giren només en un sentit és molt limitat, però encara es produeix.

Els accionaments elèctrics sense contacte es caracteritzen per una major fiabilitat i permeten aconseguir amb relativa facilitat una velocitat de moviment constant i variable de l'element de sortida.Els amplificadors electrònics, magnètics o semiconductors, així com la seva combinació, s'utilitzen per al control sense contacte dels accionaments. Quan els amplificadors de control funcionen en mode de relé, la velocitat de moviment de l'element de sortida dels actuadors és constant.

Tant els accionaments elèctrics controlats per contacte com els sense contacte també es poden dividir segons les característiques següents.

Per acord previ: amb moviment giratori de l'eix de sortida — una volta; amb moviment giratori de l'eix de sortida - multi-gir; amb moviment incremental de l'eix de sortida — recte.

Per la naturalesa de l'acció: acció posicional; acció proporcional.

Per disseny: en disseny normal, en disseny especial (a prova de pols, a prova d'explosió, tropical, marí, etc.).

L'eix de sortida dels accionaments d'una sola volta pot girar en una revolució completa. Aquests mecanismes es caracteritzen per la quantitat de parell de l'eix de sortida i el temps de la seva rotació completa.

A diferència dels mecanismes multigirs d'una sola volta, l'eix de sortida dels quals es pot moure dins de diverses, de vegades un nombre significatiu de revolucions, també es caracteritza pel nombre total de revolucions de l'eix de sortida.

Els mecanismes lineals tenen un moviment de translació de la vareta de sortida i s'avaluen per la força sobre la vareta, el valor de la carrera completa de la vareta, el temps del seu moviment a la secció de carrera completa i la velocitat de moviment del cos de sortida en revolucions per minut per a una volta i múltiples voltes i en mil·límetres per segon per a mecanismes lineals.

El disseny dels accionaments de posició és tal que amb la seva ajuda els cossos de treball només es poden establir en determinades posicions fixes.Molt sovint hi ha dues posicions d'aquest tipus: "obert" i "tancat". En el cas general, també és possible l'existència de mecanismes de múltiples posicions. Les unitats de posició normalment no tenen dispositius per rebre un senyal de retroalimentació de posició.

Els actuadors proporcionals són estructuralment tals que asseguren, dins dels límits especificats, la instal·lació del cos de treball en qualsevol posició intermèdia, en funció de la magnitud i durada del senyal de control. Aquests actuadors es poden utilitzar tant en sistemes de control automàtic posicional com P, PI i PID.

L'existència d'accionaments elèctrics tant de disseny normal com especial amplia enormement les possibles àrees de la seva aplicació pràctica.