Klassifizierung elektrischer Antriebe

Ein elektrischer Aktuator in Steuerungssystemen wird im Allgemeinen als eine Vorrichtung bezeichnet, die dazu dient, den Arbeitskörper entsprechend den Signalen der Steuervorrichtung zu bewegen.

Arbeitskörper können verschiedene Arten von Drosselklappen, Ventilen, Ventilen, Schiebern, Leitschaufeln und anderen Regel- und Schließkörpern sein, die die Menge der in das Steuerobjekt eintretenden Energie oder Arbeitssubstanz verändern können. Dabei kann die Bewegung der Arbeitskörper innerhalb einer oder mehrerer Umdrehungen sowohl translatorisch als auch rotatorisch erfolgen. Daher wirkt sich der Antriebsmechanismus mit Hilfe des Arbeitskörpers direkt auf das gesteuerte Objekt aus.

Aktoren sind Geräte, die physikalische Prozesse mechanisch beeinflussen, indem sie elektrische Signale in die erforderliche Steuerwirkung umwandeln. Ebenso wie Sensoren müssen Aktoren für jede Anwendung richtig angepasst werden. Aktoren können binär, diskret oder analog sein.Der spezifische Typ für jede Aufgabe wird unter Berücksichtigung der erforderlichen Ausgangsleistung und Geschwindigkeit ausgewählt.

Im Allgemeinen besteht der elektrische Aktuator aus einem elektrischen Aktuator, einem Untersetzungsgetriebe, einer Rückkopplungseinheit, einem Positionsanzeigesensor für das Ausgangselement und Endschalter.

Als Elektroantrieb in Antrieben Elektromagneteoder Elektromotoren mit Untersetzungsgetriebe, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Abtriebselements auf einen Wert zu reduzieren, der eine direkte Verbindung dieses Elements (Welle oder Stange) mit dem Arbeitskörper ermöglicht.

Die Rückkopplungsknoten sind so konzipiert, dass sie in den Regelkreis eine Aktion einleiten, die proportional zur Größe der Verschiebung des Ausgangselements des Aktuators und damit des damit verbundenen Arbeitselements ist. Mit Hilfe von Endschaltern wird der elektrische Antrieb des Antriebs abgeschaltet, wenn das Arbeitselement seine Endpositionen erreicht, um mögliche Schäden an den mechanischen Verbindungen zu vermeiden und die Bewegung des Arbeitselements zu begrenzen.

In der Regel reicht die Leistung des von der Regeleinrichtung erzeugten Signals für eine direkte Bewegung des Arbeitselements nicht aus, daher kann der Aktuator als Leistungsverstärker betrachtet werden, bei dem ein schwaches, um ein Vielfaches verstärktes Eingangssignal an das Stellglied übertragen wird Arbeitselement.

Alle elektrischen Antriebe, die in verschiedenen Bereichen moderner Technologien zur Automatisierung industrieller Prozesse weit verbreitet sind, lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen:

1) elektromagnetisch

2) Elektromotor.

Die erste Gruppe umfasst hauptsächlich elektromagnetische Antriebe zur Steuerung verschiedener Arten von Steuer- und Absperrventilen, Ventilen, Riemenscheiben usw. Aktuatoren mit verschiedenen Arten elektromagnetischer Kopplungen... Ein charakteristisches Merkmal elektrischer Aktuatoren dieser Gruppe besteht darin, dass die zum Umordnen des Arbeitskörpers erforderliche Kraft von einem Elektromagneten erzeugt wird, der integraler Bestandteil des Aktuators ist.

Zu Steuerungszwecken werden Magnetmechanismen im Allgemeinen nur in Ein-Aus-Systemen verwendet. In automatischen Steuerungssystemen werden sie häufig als Endelemente verwendet elektromagnetische Kupplungen, die in Reibungskupplungen und Rutschkupplungen unterteilt werden.

Die zweite, derzeit häufigste Gruppe umfasst eElektroantriebe mit Elektromotoren unterschiedlicher Bauart und Bauart.

Elektromotoren bestehen in der Regel aus einem Motor, einem Getriebe und einer Bremse (letztere ist manchmal nicht verfügbar). Das Steuersignal geht gleichzeitig an den Motor und die Bremse, der Mechanismus wird freigegeben und der Motor treibt das Abtriebselement an. Wenn das Signal verschwindet, schaltet sich der Motor ab und die Bremse stoppt den Mechanismus. Die Einfachheit der Schaltung, die geringe Anzahl an Elementen, die an der Bildung der Regelwirkung beteiligt sind, und die hohen Betriebseigenschaften haben Aktuatoren mit gesteuerten Motoren zur Grundlage für die Entwicklung von Antrieben für moderne industrielle automatische Steuerungssysteme gemacht.

Es gibt, wenn auch nicht weit verbreitete, Aktuatoren mit ungesteuerten Motoren, die eine mechanische, elektrische oder hydraulische Kupplung enthalten, die durch ein elektrisches Signal gesteuert wird.Ihr charakteristisches Merkmal besteht darin, dass der Motor in ihnen während der gesamten Betriebszeit des Steuersystems kontinuierlich arbeitet und das Steuersignal vom Steuergerät über die gesteuerte Kupplung an den Arbeitskörper übertragen wird

Antriebe mit gesteuerten Motoren lassen sich wiederum nach der Bauweise der Steuerung in Mechanismen mit berührender und berührungsloser Steuerung unterteilen.

Die Aktivierung, Deaktivierung und Reversierung von Elektromotoren kontaktgesteuerter Antriebe erfolgt über verschiedene Relais- oder Kontakteinrichtungen. Dies definiert das Hauptunterscheidungsmerkmal von Aktoren mit Kontaktsteuerung: Bei solchen Mechanismen hängt die Geschwindigkeit des Ausgangselements nicht von der Größe des am Eingang des Aktors anliegenden Steuersignals ab, und die Bewegungsrichtung wird durch das Vorzeichen bestimmt (oder Phase) dieses Signals. Daher werden Aktoren mit Kontaktsteuerung üblicherweise als Aktoren mit konstanter Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskörpers bezeichnet.

Um eine durchschnittliche variable Bewegungsgeschwindigkeit des Abtriebselements des Antriebs mit Kontaktsteuerung zu erreichen, wird häufig die Impulsbetriebsart seines Elektromotors verwendet.

Die meisten Aktuatoren, die für kontaktgesteuerte Schaltkreise ausgelegt sind, verwenden umkehrbare Motoren. Der Einsatz von nur in eine Richtung rotierenden Elektromotoren ist sehr begrenzt, kommt aber dennoch vor.

Berührungslose elektrische Antriebe zeichnen sich durch eine erhöhte Zuverlässigkeit aus und ermöglichen relativ einfach, sowohl eine konstante als auch eine variable Bewegungsgeschwindigkeit des Abtriebselements zu erreichen.Zur berührungslosen Ansteuerung von Antrieben werden elektronische, magnetische oder Halbleiterverstärker sowie deren Kombination eingesetzt. Wenn die Regelverstärker im Relaisbetrieb arbeiten, ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Ausgangselements der Aktoren konstant.

Sowohl kontaktgesteuerte als auch berührungslose elektrische Antriebe können außerdem nach folgenden Merkmalen unterteilt werden.

Nach vorheriger Vereinbarung: mit Drehbewegung der Abtriebswelle – eintourig; mit Drehbewegung der Abtriebswelle – Multiturn; mit schrittweiser Bewegung der Abtriebswelle – geradeaus.

Aufgrund der Art der Aktion: Positionsaktion; proportionale Aktion.

Konstruktionsbedingt: in normaler Ausführung, in Sonderausführung (staubdicht, explosionsgeschützt, tropisch, marine usw.).

Die Abtriebswelle von Singleturn-Antrieben kann sich innerhalb einer vollen Umdrehung drehen. Solche Mechanismen werden durch die Höhe des Drehmoments der Abtriebswelle und die Zeit ihrer vollständigen Umdrehung charakterisiert.

Im Gegensatz zu Single-Turn-Multiturn-Mechanismen, deren Abtriebswelle sich innerhalb mehrerer, teilweise erheblicher Umdrehungen bewegen kann, wird auch die Gesamtzahl der Umdrehungen der Abtriebswelle charakterisiert.

Linearmechanismen haben eine translatorische Bewegung der Ausgangsstange und werden durch die Kraft auf die Stange, den Wert des vollen Hubs der Stange, die Zeit ihrer Bewegung im Vollhubabschnitt und die Bewegungsgeschwindigkeit des Ausgangskörpers in bewertet Umdrehungen pro Minute für Singleturn und Multiturn und in Millimetern pro Sekunde für Linearmechanismen.

Die Positionierantriebe sind so ausgelegt, dass mit ihrer Hilfe die Arbeitskörper nur in bestimmten festen Positionen eingestellt werden können.Am häufigsten gibt es zwei solcher Positionen: „offen“ und „geschlossen“. Im allgemeinen Fall ist auch die Existenz von Mehrpositionsmechanismen möglich. Positionsantriebe verfügen in der Regel nicht über Vorrichtungen zum Empfang eines Positionsrückmeldungssignals.

Proportionalantriebe sind konstruktiv so beschaffen, dass sie innerhalb der vorgegebenen Grenzen die Installation des Arbeitskörpers in jeder Zwischenposition, abhängig von der Größe und Dauer des Steuersignals, gewährleisten. Solche Aktuatoren können sowohl in Positions- als auch in automatischen P-, PI- und PID-Steuerungssystemen verwendet werden.

Die Existenz elektrischer Antriebe sowohl in Normal- als auch in Sonderausführung erweitert die Einsatzmöglichkeiten in der Praxis erheblich.