Clasificación de accionamientos eléctricos.
Un actuador eléctrico en los sistemas de control se conoce comúnmente como un dispositivo diseñado para mover el cuerpo de trabajo de acuerdo con las señales del dispositivo de control.
Los cuerpos de trabajo pueden ser varios tipos de válvulas de mariposa, válvulas, válvulas, compuertas, paletas de guía y otros cuerpos de regulación y cierre capaces de cambiar la cantidad de energía o sustancia de trabajo que ingresa al objeto de control. En este caso, el movimiento de los cuerpos de trabajo puede ser tanto de traslación como de rotación dentro de una o varias revoluciones. Por lo tanto, el mecanismo de accionamiento, con la ayuda del cuerpo de trabajo, afecta directamente al objeto controlado.
Los actuadores son dispositivos que afectan mecánicamente los procesos físicos al convertir las señales eléctricas en la acción de control requerida. Al igual que los sensores, los actuadores deben combinarse adecuadamente para cada aplicación. Los actuadores pueden ser binarios, discretos o analógicos.El tipo específico para cada tarea se selecciona teniendo en cuenta la potencia de salida y la velocidad requeridas.
En general, el actuador eléctrico consta de un actuador eléctrico, un reductor, una unidad de retroalimentación, un sensor indicador de posición del elemento de salida y finales de carrera.
Como accionamiento eléctrico en accionamientos electroimanes, o motores eléctricos con reductor para reducir la velocidad de movimiento del elemento de salida a un valor que permita la conexión directa de este elemento (eje o varilla) con el cuerpo de trabajo.
Los nodos de realimentación están diseñados para introducir en el lazo de control una acción proporcional a la magnitud del desplazamiento del elemento de salida del actuador y por tanto del elemento de trabajo articulado con él. Con la ayuda de interruptores de fin de carrera, el accionamiento eléctrico del accionamiento se apaga cuando el elemento de trabajo alcanza sus posiciones finales, para evitar posibles daños a las conexiones mecánicas, así como para limitar el movimiento del elemento de trabajo.
Como regla general, la potencia de la señal generada por el dispositivo de regulación es insuficiente para el movimiento directo del elemento de trabajo, por lo que el actuador puede considerarse como un amplificador de potencia, en el que una señal de entrada débil, amplificada muchas veces, se transmite al elemento de trabajo
Todos los accionamientos eléctricos, ampliamente utilizados en diversas ramas de las tecnologías modernas para la automatización de procesos industriales, se pueden dividir en dos grupos principales:
1) electromagnético
2) motor eléctrico.
El primer grupo incluye principalmente accionamientos electromagnéticos diseñados para controlar varios tipos de válvulas de control y cierre, válvulas, poleas, etc. actuadores con varios tipos de acoplamientos electromagnéticos... Un rasgo característico de los actuadores eléctricos de este grupo es que la fuerza requerida para reorganizar el cuerpo de trabajo es creada por un electroimán, que es una parte integral del actuador.
Para fines de control, los mecanismos de solenoide generalmente se usan solo en sistemas de encendido y apagado. En los sistemas de control automático como elementos finales se utilizan a menudo embragues electromagnéticos, que se subdividen en embragues de fricción y embragues deslizantes.
El segundo grupo, actualmente el más común, incluye actuadores eElectric con motores eléctricos de varios tipos y diseños.
Los motores eléctricos suelen constar de un motor, una caja de cambios y un freno (a veces, este último puede no estar disponible). La señal de control va al motor y al freno simultáneamente, el mecanismo se libera y el motor acciona el elemento de salida. Cuando desaparece la señal, el motor se apaga y el freno detiene el mecanismo. La simplicidad del circuito, el pequeño número de elementos que intervienen en la formación de la acción reguladora y las altas propiedades operativas han hecho de los actuadores con motores controlados la base para la creación de accionamientos para los modernos sistemas de control automático industrial.
Existen, aunque no muy utilizados, actuadores con motores no controlados que contienen un embrague mecánico, eléctrico o hidráulico controlado por una señal eléctrica.Su rasgo característico es que el motor en ellos funciona continuamente durante todo el tiempo de operación del sistema de control, y la señal de control del dispositivo de control se transmite al cuerpo de trabajo a través del embrague controlado.
Los accionamientos con motores controlados, a su vez, se pueden dividir según el método de construcción del sistema de control de mecanismos con control de contacto y sin contacto.
La activación, desactivación e inversión de motores eléctricos de accionamientos controlados por contacto se lleva a cabo utilizando varios dispositivos de relé o contacto. Esto define la principal característica distintiva de los actuadores con control de contacto: en tales mecanismos, la velocidad del elemento de salida no depende de la magnitud de la señal de control aplicada a la entrada del actuador, y la dirección del movimiento está determinada por la señal. (o fase) de esta señal. Por lo tanto, los actuadores con control de contacto generalmente se denominan actuadores con una velocidad constante de movimiento del cuerpo de trabajo.
Para obtener una velocidad de movimiento variable promedio del elemento de salida del accionamiento con control de contacto, se usa ampliamente el modo de operación de pulso de su motor eléctrico.
La mayoría de los actuadores diseñados para circuitos controlados por contacto utilizan motores reversibles. El uso de motores eléctricos que giran solo en una dirección es muy limitado, pero todavía ocurre.
Los accionamientos eléctricos sin contacto se caracterizan por una mayor fiabilidad y permiten lograr con relativa facilidad una velocidad de movimiento tanto constante como variable del elemento de salida.Los amplificadores electrónicos, magnéticos o de semiconductores, así como su combinación, se utilizan para el control de accionamientos sin contacto. Cuando los amplificadores de control operan en modo relé, la velocidad de movimiento del elemento de salida de los actuadores es constante.
Tanto los accionamientos eléctricos controlados por contacto como sin contacto también se pueden dividir de acuerdo con las siguientes características.
Por acuerdo previo: con movimiento giratorio del eje de salida — monovuelta; con movimiento giratorio del eje de salida — multivueltas; con movimiento incremental del eje de salida — en línea recta.
Por la naturaleza de la acción: acción posicional; acción proporcional.
Por diseño: en diseño normal, en diseño especial (a prueba de polvo, a prueba de explosión, tropical, marino, etc.).
El eje de salida de los accionamientos de una sola vuelta puede girar dentro de una revolución completa.Dichos mecanismos se caracterizan por la cantidad de par del eje de salida y el tiempo de su rotación completa.
A diferencia de los mecanismos multivuelta de una sola vuelta, cuyo eje de salida puede moverse en varias, a veces un número significativo de revoluciones, también se caracteriza por el número total de revoluciones del eje de salida.
Los mecanismos lineales tienen un movimiento de traslación del vástago de salida y son evaluados por la fuerza sobre el vástago, el valor de la carrera completa del vástago, el tiempo de su movimiento en la sección de carrera completa y la velocidad de movimiento del cuerpo de salida en revoluciones por minuto para mecanismos monovuelta y multivuelta y en milímetros por segundo para mecanismos lineales.
El diseño de los accionamientos de posición es tal que, con su ayuda, los cuerpos de trabajo solo se pueden colocar en ciertas posiciones fijas.La mayoría de las veces hay dos posiciones de este tipo: "abierto" y "cerrado". En el caso general, también es posible la existencia de mecanismos multiposición. Los controladores de posición normalmente no tienen dispositivos para recibir una señal de retroalimentación de posición.
Los actuadores proporcionales son estructuralmente tales que aseguran, dentro de los límites especificados, la instalación del cuerpo de trabajo en cualquier posición intermedia, dependiendo de la magnitud y duración de la señal de control. Dichos actuadores se pueden utilizar tanto en sistemas de control automático posicional como P, PI y PID.
La existencia de accionamientos eléctricos de diseño normal y especial amplía enormemente las posibles áreas de su aplicación práctica.