Klasifikácia elektrických pohonov

Elektrický pohon v riadiacich systémoch sa bežne označuje ako zariadenie určené na pohyb pracovného tela v súlade so signálmi z ovládacieho zariadenia.

Pracovnými telesami môžu byť rôzne druhy škrtiacich klapiek, ventilov, ventilov, vrát, vodiacich lopatiek a iných regulačných a uzatváracích telies schopných meniť množstvo energie alebo pracovnej látky vstupujúcej do riadiaceho objektu. V tomto prípade môže byť pohyb pracovných telies translačný aj rotačný v rámci jednej alebo niekoľkých otáčok. Preto pohonný mechanizmus pomocou pracovného tela priamo ovplyvňuje ovládaný objekt.

Akčné členy sú zariadenia, ktoré mechanicky ovplyvňujú fyzikálne procesy premenou elektrických signálov na požadovanú riadiacu činnosť. Rovnako ako senzory, aj akčné členy musia byť správne prispôsobené pre každú aplikáciu. Akčné členy môžu byť binárne, diskrétne alebo analógové.Konkrétny typ pre každú úlohu sa vyberá s ohľadom na požadovaný výstupný výkon a rýchlosť.

Vo všeobecnosti sa elektrický pohon skladá z elektrického pohonu, reduktora, spätnoväzbovej jednotky, snímača polohy výstupného prvku a koncové spínače.

Ako elektrický pohon v pohonoch elektromagnety, alebo elektromotory s reduktorom na zníženie rýchlosti pohybu výstupného prvku na hodnotu, ktorá umožňuje priame spojenie tohto prvku (hriadeľa alebo tyče) s pracovným telesom.

Spätnoväzbové uzly sú navrhnuté tak, aby zaviedli do regulačnej slučky činnosť úmernú veľkosti posunutia výstupného prvku ovládača a teda pracovného člena, ktorý je s ním spojený. Pomocou koncových spínačov sa elektrický pohon pohonu vypne, keď pracovný prvok dosiahne svoje koncové polohy, aby sa predišlo možnému poškodeniu mechanických spojov, ako aj aby sa obmedzil pohyb pracovného prvku.

Výkon signálu generovaného regulačným zariadením je spravidla nedostatočný na priamy pohyb pracovného prvku, preto je možné servomotor považovať za výkonový zosilňovač, v ktorom sa slabý vstupný signál, mnohokrát zosilnený, prenáša do pracovný prvok.

Všetky elektrické pohony, široko používané v rôznych odvetviach moderných technológií na automatizáciu priemyselných procesov, možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín:

1) elektromagnetické

2) elektromotor.

Do prvej skupiny patria predovšetkým elektromagnetické pohony určené na ovládanie rôznych typov regulačných a uzatváracích ventilov, ventilov, kladiek a pod. servomotory s rôznymi typmi elektromagnetických spojok... Charakteristickým znakom servomotorov tejto skupiny je, že sila potrebná na prestavenie pracovného telesa je vytvorená elektromagnetom, ktorý je neoddeliteľnou súčasťou servomotora.

Na účely riadenia sa solenoidové mechanizmy vo všeobecnosti používajú iba v systémoch zapnutia a vypnutia. V automatických riadiacich systémoch sa často používajú ako koncové prvky elektromagnetické spojky, ktoré sa delia na trecie spojky a klzné spojky.

Do druhej, v súčasnosti najrozšírenejšej skupiny patria eElektrické servopohony s elektromotormi rôznych typov a prevedení.

Elektromotory sa zvyčajne skladajú z motora, prevodovky a brzdy (niekedy nemusí byť k dispozícii). Riadiaci signál ide súčasne do motora a brzdy, mechanizmus sa uvoľní a motor poháňa výstupný prvok. Keď signál zmizne, motor sa vypne a brzda zastaví mechanizmus. Jednoduchosť obvodu, malý počet prvkov zapojených do tvorby regulačného opatrenia a vysoké prevádzkové vlastnosti urobili z pohonov s riadenými motormi základ pre vytváranie pohonov pre moderné priemyselné automatické riadiace systémy.

Existujú, aj keď nie sú široko používané, pohony s neriadenými motormi, ktoré obsahujú mechanickú, elektrickú alebo hydraulickú spojku ovládanú elektrickým signálom.Ich charakteristickým znakom je, že motor v nich pracuje nepretržite počas celej doby činnosti riadiaceho systému a riadiaci signál z riadiaceho zariadenia je prenášaný do pracovného tela cez riadenú spojku.

Pohony s riadenými motormi zasa môžeme rozdeliť podľa spôsobu konštrukcie riadiaceho systému mechanizmov s kontaktným a bezdotykovým ovládaním.

Aktivácia, deaktivácia a reverzácia elektromotorov kontaktne riadených pohonov sa vykonáva pomocou rôznych reléových alebo kontaktných zariadení. Toto definuje hlavný rozlišovací znak ovládačov s kontaktným ovládaním: v takýchto mechanizmoch rýchlosť výstupného prvku nezávisí od veľkosti riadiaceho signálu aplikovaného na vstup ovládača a smer pohybu je určený znakom (alebo fáza) tohto signálu. Preto sa aktuátory s kontaktným ovládaním zvyčajne nazývajú aktuátory s konštantnou rýchlosťou pohybu pracovného telesa.

Na získanie priemernej premenlivej rýchlosti pohybu výstupného prvku pohonu s kontaktným ovládaním sa široko používa pulzný režim prevádzky jeho elektromotora.

Väčšina akčných členov navrhnutých pre kontaktne riadené obvody používa reverzibilné motory. Použitie elektromotorov otáčajúcich sa len jedným smerom je veľmi obmedzené, ale stále sa vyskytuje.

Bezdotykové elektrické pohony sa vyznačujú zvýšenou spoľahlivosťou a umožňujú pomerne jednoducho dosiahnuť konštantnú aj premenlivú rýchlosť pohybu výstupného prvku.Na bezdotykové ovládanie pohonov sa používajú elektronické, magnetické alebo polovodičové zosilňovače, ako aj ich kombinácie. Keď riadiace zosilňovače pracujú v reléovom režime, rýchlosť pohybu výstupného prvku akčných členov je konštantná.

Kontaktne riadené aj bezkontaktné elektrické pohony je možné rozdeliť aj podľa nasledujúcich charakteristík.

Po predchádzajúcej dohode: s rotačným pohybom výstupného hriadeľa — jednootáčkový; s rotačným pohybom výstupného hriadeľa - viacotáčkový; s postupným pohybom výstupného hriadeľa — priamo vpred.

Podľa povahy akcie: pozičné pôsobenie; proporcionálne opatrenie.

Podľa prevedenia: v normálnom prevedení, v špeciálnom prevedení (prachuvzdorné, nevýbušné, tropické, morské atď.).

Výstupný hriadeľ jednootáčkových pohonov sa môže otáčať v rámci jednej celej otáčky.Takéto mechanizmy sa vyznačujú veľkosťou krútiaceho momentu výstupného hriadeľa a dobou jeho úplného otočenia.

Na rozdiel od jednootáčkových viacotáčkových mechanizmov, ktorých výstupný hriadeľ sa môže pohybovať v rámci niekoľkých, niekedy aj značného počtu otáčok, je charakterizovaný aj celkovým počtom otáčok výstupného hriadeľa.

Lineárne mechanizmy majú translačný pohyb výstupnej tyče a vyhodnocujú sa silou na tyči, hodnotou plného zdvihu tyče, časom jej pohybu v úseku plného zdvihu a rýchlosťou pohybu výstupného telesa v r. otáčky za minútu pre jednootáčkový a viacotáčkový a v milimetroch za sekundu pre lineárne mechanizmy.

Konštrukcia pohonov polohy je taká, že s ich pomocou je možné pracovné telesá nastaviť len do určitých pevných polôh.Najčastejšie existujú dve takéto polohy: "otvorené" a "zatvorené". Vo všeobecnosti je možná aj existencia viacpolohových mechanizmov. Polohové pohony zvyčajne nemajú zariadenia na príjem signálu spätnej väzby polohy.

Proporcionálne pohony sú konštrukčne také, že v rámci stanovených limitov zabezpečujú inštaláciu pracovného telesa v ľubovoľnej medzipolohe v závislosti od veľkosti a trvania riadiaceho signálu. Takéto servopohony môžu byť použité v polohových a automatických riadiacich systémoch P, PI a PID.

Existencia elektrických pohonov normálnej aj špeciálnej konštrukcie značne rozširuje možné oblasti ich praktického využitia.