اکچویتور برقی چیست و چگونه کار می‌کند؟

اکچویتور برقی چیست؟

عملگر الکتریکی یا به عبارت دقیق‌تر اکچویتور برقی شیر، ماشینی است که انرژی الکتریکی را به گشتاور چرخشی تبدیل می‌کند که برای باز و بسته کردن یک شیر استفاده می‌شود.

به طور معمول یک عملگرالکتریکی از موتور یا موتورهای الکتریکی تشکیل شده است که گشتاورکمی‌را در سرعت بالا تولید می‌کنند. با اتصال به گیربکس، سرعت کاهش یافته و گشتاور افزایش می‌یابد. در خروجی عملگر الکتریکی، سرعت پایین نهایی، گشتاور بالایی تولید می‌کند تا گشتاور دورانی مورد نیاز با سرعت قابل قبولی در دسترس باشد. ازمدارهای الکتریکی یا الکترونیکی برای کنترل راه اندازی و توقف موتور در زمانی که شیر در موقعیت مورد نیاز قرار دارد استفاده می‌شود.

اکچویتور برقی چگونه کار می‌کند؟

دو روش اصلی برای باز و بسته شدن الکتریکی یک شیر وجود دارد، یکی فقط مربوط به شیرهای ربع گرد و دیگری عملگر الکتریکی برای باز یا بسته شدن بخشی از دریچه شیر یا باز و بسته شدن با چندین دور دوران در شیرهای نوع گیت می‌باشد.

به طور کلی با برخی شیرهای توپی فقط یک عملگر الکتریکی یک جهته قابل استفاده است. عملگر الکتریکی یک جهته همیشه در یک جهت می‌چرخد و موتور در فواصل 90 درجه متوقف می‌شود، این کارمعمولاً توسط بادامک‌هایی که روی شفت خروجی ثابت می‌شوند و به میکروسوئیچ‌های الکتریکی فرمان می‌دهند تا برق موتور را قطع کنند عملی می‌گردد. در ادامه موتور منتظر فرمان الکتریکی برای راه اندازی مجدد و رفتن به موقعیت بعدی می‌ماند. این نوع عملکرد در عملگر الکتریکی هزینه‌های کنترل الکترونیکی را کاهش می‌دهد، زیرا موتور همیشه در یک جهت می‌چرخد.

با وجود این، عملگرهای الکتریکی یک جهته عملگرهای محبوبی نیستند و امروزه قدیمی‌محسوب شده و نسبتاً نادر هستند. رایج ترین نوع عملگر الکتریکی، عملگر شیر برقی برگشت پذیر است. این نوع عملگر، شیر را از حالت باز به بسته در یک جهت – معمولاً در جهت عقربه‌های ساعت، هدایت می‌کند، سپس برعکس می‌شود تا از حالت بسته به حالت باز برگردد. برای این کارجهت چرخش موتور معکوس می‌شود. در عملگر‌های شیر برقی برگشت‌پذیر موتور کار می‌کند و از طریق گیربکسی که به آن متصل است، محور خروجی را می‌چرخاند تا زمانی که بادامک‌های متصل به محور خروجی به میکروسوئیچ‌های الکتریکی فرمان داده یا سنسورهای مغناطیسی، موقعیت مورد نظر را تشخیص دهند و موتور را متوقف کنند. آنگاه موتور منتظر فرمان الکتریکی بعدی می‌ماند. در این نقطه موتور در جهت مخالف حرکت می‌کند تا حرکت محور خروجی را معکوس کند و تا زمانی که بادامک‌ها یا سنسورهای مغناطیسی آن را متوقف کنند به کار خود ادامه می‌دهد.

اکچویتور برقی در چه اندازه‌هایی موجود است؟

عملگر‌های الکتریکی از اندازه‌های بسیار کوچک برای راه‌اندازی شیرهای توپی با گشتاور کم درسیلندرهای کوچک که معمولاً در کاربردهای خانگی سبک استفاده می‌شوند تا عملگر‌هایی که قادر به کار در محیط‌های خطرناک و قابل انفجار بوده و از چرخ دنده‌های پیچیده‌ای استفاده می‌کنند (که آنها را قادر می‌سازد تا شیرهای با قطر بزرگ را در فشار بسیار باز و بسته کنند) در دسترس می‌باشد. عملگر‌ها بسیار متفاوت هستند زیرا یک عملگر الکتریکی خانگی سبک ممکن است ساختاری عمدتاً پلاستیکی داشته باشد در حالی که عملگر‌های مناسب برای محیطهای انفجاری می‌توانند از فولاد یا حتی فولاد ضد زنگ ساخته شوند. در داخل نیز، مواد و کیفیت چرخ دنده‌ها، موتورهای الکتریکی و کنترل کننده‌های موتور منعکس کننده تفاوت بارهایی است که تحمل می‌کنند.

عملکرد ایمن در هنگام خرابی

یک باتری قابل شارژ یا یک خازن داخلی، شارژ و فعال نگه داشته می‌شود تا بتواند در صورت از دست دادن توان خارجی، توان مورد نیاز برای عملگر را برای رفتن به موقعیت از پیش تنظیم شده (FailSafe)فراهم سازد. راه دیگری که نیاز به هرگونه منبع الکتریکی جایگزین را حذف می‌کند استفاده از فنر مکانیکی است که در صورت وجود برق توسط موتور جمع شده و در صورت قطع برق آزاد می‌گردد.

کنترل مدولاسیون

مدولاسیون یا کنترل تناسبی با استفاده از نوعی موقعیت یابی محقق می‌گردد.

موقعیت یاب یا پوزیشنر کنترل مدولاسیونی ایجاد می‌کند که در آن زاویه باز شدن عملگر الکتریکی متناسب با سیگنال کنترل ورودی تنظیم می‌شود. سیگنال‌های کنترل معمولاً 0-10 ولت یا 4-20 میلی آمپر هستند، بنابر این در یک سیستم 4-20 میلی آمپر، سیگنال 4 میلی آمپر عملگر را می‌بندد، 12 میلی آمپر آن را 50 درصد باز و 20 میلی آمپر عملگر را در موقعیت کاملاً باز قرار می‌دهد. پوزیشنرها با مقایسه سیگنال کنترلی ورودی با موقعیت فیزیکی محور خروجی، به طور متناسب کار می‌کنند و در صورت وجود اختلاف، به طور خودکار موتور عملگر را در جهتی که برای اصلاح اختلاف لازم است، فعال می‌کنند.

عملگر‌های الکتریکی با کنترل تناسبی برای تنظیم دریچه شیرها استفاده می‌شوند و این برخلاف عملگر روشن-خاموش که به سادگی جریان سیال را متوقف یا باز می‌کند، می‌باشد.