محرک های الکتریکی یا اکچویتور omal
محرک های الکتریکی یا اکچویتر
دمپر یا محرک الکتریکی وسیله ای مکانیکی است که برای تبدیل الکتریسیته به انرژی جنبشی در یک حرکت خطی یا چرخشی استفاده می شود.
دمپر یا شیر را به منظور افزایش کارایی و پیچیدگی فرآیند به طور خودکار انجام می دهد.
طراحی‌های محرک‌های الکتریکی بر اساس وظایف خاصی است که در فرآیندهایی که برای آنها در نظر گرفته شده انجام می‌دهند، و می‌توانند هم در ابعاد و هم از نظر اندازه متفاوت باشند.
در حال حاضر کاربردهای بیشتری برای محرک های الکتریکی وجود دارد که دلیل آن حرکت به سمت تمرکززدایی گسترده ای است که در فناوری اتوماسیون رخ می دهد.
کنترل‌کننده‌های فرآیند جدید اکنون می‌توانند بر روی محرک‌های الکتریکی نسل آخر مجهز شوند، که رعایت استانداردهای اتوماسیون اخیراً به‌روز شده را آسان‌تر می‌کند.
به لطف قابلیت‌های ایمن که کنترل کاربر بر فرآیند را حتی در صورت قطع برق حفظ می‌کند، استفاده از محرک‌های الکتریکی اکنون ایمن‌تر از همیشه است
اجزای اصلی یک اکچویتور الکتریکی
موتور یک محرک الکتریکی می تواند با هر ولتاژی کار کند و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. رایج ترین ولتاژهای مورد استفاده در موتورهای تک فاز می باشد
۱۱۵ VAC
24 VAC
12 VDC
24 VDC
208 VAC
230 VAC
علاوه بر این گزینه ها، موتورهای سه فاز از ولتاژهای ۲۳۰ VAC و ۴۶۰ VAC نیز استفاده می کنند.
یک ترمز محرک در بالای موتور نصب شده است. این وظیفه متوقف کردن رسانه از باز کردن فشار سوپاپ در زمانی که باید بسته شود، با قفل کردن روتور موتور در موقعیت زمانی که استفاده نمی شود، است.
خازن استارت موتور سومین جزء اصلی یک محرک الکتریکی با موتور AC است.
این به موتور قدرت کافی برای راه اندازی می دهد. محرک های الکتریکی با موتورهای DC نیازی به خازن ندارند.
آخرین مؤلفه حیاتی یک محرک الکتریکی، دو سوئیچ محدود حرکتی تک قطبی، دو پرتابی (SPDT) است. یکی برای وضعیت بسته و دیگری برای وضعیت باز است.
این کلیدها تعداد کافی کنتاکت های الکتریکی را در موقعیت های فوری، بسته و باز فراهم می کنند
اکچویتور(محرک های) الکتریکی در کجا استفاده می شوند؟
محرک های الکتریکی در تعدادی از صنایع ظاهر می شوند.
به طور معمول، آنها در کاربردهای صنعتی مرتبط با تولید شیرها، پمپ ها و موتورها استفاده می شوند.
آنها معمولاً شیرهای صنعتی را خودکار می کنند و بسیاری از انواع کارخانه های فرآیند فنی از آنها استفاده می کنند، از جمله:
۱- نیروگاه های نفت و گاز بالادست، میان دست و پایین دست
۲- تصفیه خانه های فاضلاب
۳- نیروگاه ها
۴- گیاهان خوراکی و آشامیدنی
۵- گیاهان زراعی و کشاورزی
۶- خمیر و کاغذ
انواع اکچویتور (Actuator) از منظر عامل حرکت
همان طور که ذکر شد اکچویتور ها در خروجی خود یک حرکت مکانیکی به ما می دهند مانند موتور های الکتریکی. این عمل مکانیکی باید دارای سرعت و دقت مناسب باشد. اکچویتور ها با توجه به عامل تحریکشان انواع مختلفی دارند که عبارتند از:
اکچویتور الکتریکی
نوع مدرن اکچویتور (Actuator) ها هستند که از یک موتور الکتریکی برای تامین انرژی مورد نیاز بهره می‌گیرد. این نوع اکچویتورها از یک موتور الکتریکی، سیستم کنترلی، گیربکس و سوئیچ حدی تشکیل می‌شوند. در این اکچویتورها با استفاده از گیربکس، سرعت موتور الکتریکی را کاهش داد و به سرعت دورانی مطلوب رسید.
گیربکس باعث میشود دقت و پایداری مناسبی در اکچویتور بوجود آید. سیستم کنترلی موجود در این اکچویتورها کنترل کردن این اکچویتورها بسیار ساده کرده است و میتوان از آنها در سیستم‌هایی که نیاز به کنترل دقیق دارند استفاده کرد. با توجه به اینکه منبع تغذیه این اکچویتورها برق است آلودگی و نشتی ندارند و تجهیز تمیزی به حساب می‌آیند. این اکچویتورها قیمت نسبتا بالایی دارند ولی با توجه به اینکه قطعات متحرک کمی دارند هزینه تعمیر نگهداری پایینی دارند.
مزایای عملگر الکتریکی
- دارای قابلیت تغییر سرعت موتور به کمک گیربکس و رسیدن به سرعت مطلوب
- موتور الکتریکی را می توانید به سادگی در سیستم کنترلی مدیریت کنید.
- عدم ایجاد آلودگی و یا رطوبت در محیط
- تامین انرژی ساده
- عدم ایجاد نوسان در خروجی
- دارای طراحی های فشرده و کوچک
معایب عملگر الکتریکی
- قیمت نسبتا بالا
- در صورت قطع انرژی الکتریکی در همان وضعیت باقی می مانند.
اکچویتور پنوماتیکی
از پرکاربردترین عملگر ها در زمینه شیرهای صنعتی هستند. قیمت مناسبی دارند و تامین کننده انرژی آنها که هوای فشرده است در اغلب محیط های صنعتی در دسترس است. همچنین این نوع از اکچویتورها ساختار ساده‌تری نسبت به دو نوع دیگر دارند و از این بابت هزینه تعمیر و نگهداری پایین‌تری نیز دارند. این اکچویتورها دو نوع حرکت چرخشی و خطی را پوشش می‌دهند و بر روی سایزهای مختلف شیر نیز قابل نصب هستند. هوای مورد نیاز این اکچویتورها به راحتی و با هزینه کم قابل تامین است. اگر در محیط گرم کار کنند افزایش فشار هوا به عملکرد آن کمک خواهد کرد و همچنین هوای اضافی نیز به راحتی به محیط دفع میشود. اما با توجه به نیروی تقریبا کم سیستمهای پنوماتیکی نمی‌توان از آنها برای شیرهای بزرگ که برای باز و بسته شدن نیاز به گشتاور زیادی دارند استفاده کرد.
تراکم پذیری زیاد هوا باعث شده تنظیم و ثابت کردن پیستونهای اکچویتور سخت باشد و همچنین رینگهای آب بندی لاستیکی در آنها باعث ایجاد محدودیت دمایی در کارکرد این نوع اکچویتورها شود. هرچند میتوان با به کار بردن قطعات کاملا فلزی در این اکچویتورها از آنها در محیط‌ها و کاربردهای مختلفی استفاده کرد. یکی دیگر از مسائل در استفاده از اکچویتور پنوماتیکی تامین هوای کاملا تمیز برای منبع انرژی این سری اکچویتورهاست. هوای مورد استفاده در این اکچویتورها باید عاری از مواد خارجی و خشک باشد تا به تجهیزات اکچویتور آسیب نزند.
توصیه می شود به جهت جلوگیری از آسیب دیدگی Actuator از واحد مراقبت پنوماتیک نیز استفاده شود تا هوای مورد استفاده آن ها بدون هیچ گونه مواد خارجی و خشک باشد. همچنین با توجه به استفاده آن ها از هوای فشرده، آن ها را اکچویتور بادی نیز می نامند. البته با توجه به تلفظ لاتین واژه Pneumatic برخی آن ها را عملگر های نیوماتیک نیز می خوانند.
مزایای عملگر پنوماتیکی
- ارزان بودن و سادگی تهیه ی هوای فشرده
- حرکت آزادانه پیستون ها و عدم قفل شدگی
- هوای اضافی و خارج شده از سیستم بدون ایجاد مشکل به هوای آزاد برمی گردد.
- طراحی ساده
- هزینه های تعمیر و نگهداری پایین
معایب عملگر پنوماتیکی
- انرژی جنبشی کم
- با توجه به تراکم پذیری هوا، اکچویتور نمی تواند میله شیر متصل به پیستون را دقیقا در یک وضعیت نگه دارد.
اکچویتور هیدرولیکی
انواع مایعات می توانند منبع انرژی آن باشند در واقع این عملگرها با تبدیل انرژی هیدرولیک به مکانیکی می توانند باعث حرکت دادن، چرخاندن و یا بلند کردن یک تجهیز یا قسمتی از آن شوند. از آنجایی که مایعات تراکم پذیر نیستند یک عملگر هیدرولیکی میتواند نیروی بزرگی را تحمل کند و گشتاور بالایی ایجاد کند.
از پر کاربردترین اکچویتورها در زمینه شیرآلات صنعتی هستند. زیرا قیمت مناسبی دارند و تامین کننده انرژی آنها که هوای فشرده است در اغلب محیط های صنعتی در دسترس است. همچنین این نوع از اکچویتورها ساختار ساده‌تری نسبت به دو نوع دیگر دارند. از این بابت هزینه تعمیر و نگهداری پایین تری نیز دارند. این اکچویتورها دو نوع حرکت چرخشی و خطی را پوشش می‌دهند و بر روی سایزهای مختلف شیر نیز قابل نصب هستند.
هوای مورد نیاز این اکچویتور (Actuator) ها به راحتی و با هزینه کم قابل تامین است. اگر در محیط گرم کار کنند افزایش فشار هوا به عملکرد آن کمک خواهد کرد و همچنین هوای اضافی نیز به راحتی به محیط دفع میشود. اما با توجه به نیروی تقریبا کم سیستمهای پنوماتیکی نمی‌توان از آنها برای شیرهای بزرگ که برای باز و بسته شدن نیاز به گشتاور زیادی دارند استفاده کرد. تراکم پذیری زیاد هوا باعث شده تنظیم و ثابت کردن پیستونهای اکچویتور سخت باشد.
همچنین رینگهای آب بندی لاستیکی در آنها باعث ایجاد محدودیت دمایی در کارکرد این نوع اکچویتورها شود. هرچند میتوان با به کار بردن قطعات کاملا فلزی در این اکچویتورها از آنها در محیط‌ها و کاربردهای مختلفی استفاده کرد. یکی دیگر از مسائل در استفاده از اکچویتور پنوماتیکی تامین هوای کاملا تمیز برای منبع انرژی این سری اکچویتورها است. هوای مورد استفاده در این اکچویتورها باید عاری از مواد خارجی و خشک باشد تا به تجهیزات اکچویتور آسیب نزند.
مزایای عملگر هیدرولیکی
- قابلیت ذخیره فشار هیدرولیکی
- آب بندی و عایق کاری کم هزینه
- قابلیت ایجاد نیرو بالا
معایب عملگر هیدرولیکی
- انرژی جنبشی پایین
- ایجاد شبکه لوله کشی هیدرولیکی برای تامین فشار تعداد زیادی از اکچویتور مقرون به صرفه نیست
- در لوله های حامل سیال هیدرولیک، افت فشار قابل توجهی ایجاد می شود.
انواع اکچویتور بر حسب نوع حرکت
اکچویتور خطی
این Actuator ها حرکت خطی ای را تولید می کنند و عملکردی به مانند یک جک دارند نیروی زیادی نیز تولید می‌کند و در عین حال دقت بالایی دارد و از این بابت معمولا در آزمایشگاه ها نیز از آن استفاده میشود اما معمولا نسبت به عملگر چرخشی فضای بیشتری اشغال می‌کند و از این بابت معمولا در کاربردهای خاصی از آن استفاده میشود.
اکچویتور چرخشی یا دورانی
حرکت تولیدی این اکچویتورها به صورت دورانی یا چرخشی (روتاری) می باشد. این اکچویتورهای پنیوماتیکی ساختمان ساده‌ای دارند، به طور خلاصه یک شفت دندانه دار که باید به شیر وصل شود در وسط قرار دارد و دو پیستون در دو طرف آن قرار گرفته‌اند که با دندانه‌ای به شفت متصل هستند. دو محفظه جدا از هم در یک اکچویتور وجود دارد که ناحیه درونی، بین دو پیستون و ناحیه خارجی، بین هر پیستون و دیواره قراردارد و کاملا از هم ایزوله هستند.
سیال محرک با پر و خالی شدن در این دو ناحیه باعث به حرکت درآمدن پیستون میشود. پیستون نیز با استفاده از دنده‌هایی که آن را به شفت متصل کرده، گشتاور لازم برای چرخاندن شیر را تامین می‌کنند. اکچویتور تک و دو عملکردی از دیگر دسته بندی‌های اکچویتورها است. در نوع تک عملکردی به جای محفظه خارجی پیستون که با پر شدن سیال در آن باعث حرکت شفت میشود.
در این حالت از فنر بهره می‌گیریم به صورتی که با پر شدن سیال در محفظه بین پیستون‌ها، هر دو پیستون حرکت می‌کنند و از هم دور می‌شوند و فنر را که یک سر آن به دیواره اکچویتور و یک سر آن به پیستون است را فشرده می‌کنند. با خالی شدن سیال از محفظه بین دو پیستون، فنر که در مرحله قبل جمع شده بود، باز شده و پیستون را به حالت قبلی برمی‌گرداند.
عملگرهای دورانی نیز یه دو دسته تقسیم بندی می شوند:
1. دورانی با زاویه محدود (Part-turn)
2. دورانی پیوسته (Multi-turn)
فاکتورهای موثر در انتخاب اکچویتور چیست
برندها و مدلهای گوناگونی از عملگر در بازار موجود است. بنابراین برای انتخاب یک اکچویتور مناسب باید فاکتورهای زیادی را بررسی کنیم. مانند هر خرید دیگری، فاکتورهای تاثیرگذار در خرید ما را نیازهای ما تعیین می‌کنند. یکی از مهمترین عامل‌های تاثیرگذار در انتخاب اکچویتور، اندازه و نوع اتصال خروجی آن که به شیر است. بنابراین با توجه به نوع و اندازه اتصال شیر مورد نظر باید اکچویتور مناسب با آن را انتخاب کرد.
فاکتور دیگر تاثیرگذار در انتخاب اکچویتور، گشتاور خروجی ای است که میتواند تولید کند. شیرها با توجه به اندازه و نوعی که دارند، گشتاورهای مختلفی برای باز و بسته کردن آنها مورد نیاز است. بنابراین باید اکچویتوری انتخاب شود که بتواند گشتاور مورد نیاز برای باز و بسته کردن پمپ را تامین کند. در غیر اینصورت اکچویتور بی‌فایده خواهد بود.
زاویه چرخش اکچویتور (Actuator)، دیگر فاکتور تاثیرگذار در انتخاب اکچویتور است. هر شیر با توجه به نوع آن و محلی که نصب شده است لازم است تا درصد خاصی باز و بسته شود، بنابراین اکچویتوری باید برای آن انتخاب شود که ارائه دهنده آن مقدار زاویه باشد. همچنین دو پیچ بر روی اکچویتور قرار دارد که با استفاده از آن میتوان تا 10 درجه، مقدار زاویه باز و بسته شدن شیر را تغییر داد. از دیگر فاکتورهای تاثیرگذار برای تهیه تجهیزات مکانیکی و الکتریکی میتوان به فشار و دمای کاری، استاندارد و … اشاره کرد.
اکچویتورها را میتوان به دو دسته ساعتگرد و پاد ساعتگرد تقسیم کرد. دسته اول در ابتدا ساعتگرد چرخیده و شیر باز را می‌بندند. دسته دوم در ابتدا پادساعتگرد چرخیده و شیر بسته را باز می‌کنند. این تقسیم بندی کمک می‌کند تا با توجه به اینکه شیر اغلب باز است یا بسته، از اکچویتور مناسبی استفاده کرد.
