اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator

اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator از مدت ها قبل برای تحریک ولوهای بزرگ و به خصوص ولوهای on/ off مورد استفاده قرار می‌گرفتند. پیشرفت‌های حاصل شده در طراحی موتورها و مدارات کنترل موتور، تکنولوژی ولو با راه انداز موتوری (MOV) را به ارمغان آورده که در حال حاضر در رقابت با تکنولوژی‌های سنتی چون اکچویتور نیوماتیکی می‌باشد. اکثر اکچویتورهای ولو الکتریکی به منظور کاهش سرعت بالای چرخش اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator و در جهت چرخش آرام مناسب برای حرکت دادن یک مکانیزم ولو بزرگ، از یک مجموعه چرخ دنده‌ی حلزونی (Worm Gear) استفاده می‌کنند. تصویری از مجموعه چرخ دنده‌ی حلزونی در شکل زیر نشان داده شده است.









​​​​​​​







پیچ حلزونی (Worm Screw) بسیار شبیه به یک بست رزوه دار است، به طوری که رزوه‌های آن به نحوی منظم گام بندی شده تا با چرخ دنده‌ی حلزونی (Worm Wheel) درگیر شود. هنگامی که پیچ حلزونی می‌چرخد، محیط چرخ دنده‌ی حلزونی را به آرامی هل داده و یا می‌کشد، که در نتیجه یک نسبت چرخ دنده‌ی (Gear Ratio) بزرگ حاصل می‌شود (یعنی لازم است پیچ حلزونی چرخش‌های بسیاری انجام دهد تا چرخ دنده‌ی حلزونی یک دور بچرخد). این گردش آرام چرخ دنده می‌تواند مستقیما برای گردش یک ولو چرخشی (به عنوان مثال، ولو پروانه ای، ولو توپی، ولو سماوری) مورد استفاده قرار گیرد و یا بوسیله‌ی یک شافت رزوه دار می‌توان از آن برای حرکت یک ولو با ساقه‌ی کشویی استفاده کرد.
در شکل زیر یک اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator نشان داده شده است که باعث تحریک چرخشی یک ولو توپی می‌شود. این اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator خاص به یک میل لنگ دستی (Hand crank) مجهز شده است. در واقع، هرگاه اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator خراب شده و یا برق قطع شود می‌توان توسط این میل لنگ دستی ولورا باز و بسته کرد.



















اهرم کوچک قرار گرفته در سمت چپ میل لنگ دستی (اهرم آبی رنگ) به منظور درگیر کردن یا خلاص کردن مکانیزم ولو از موتور الکتریکی و چرخ دستی، یک مکانیزم کلاچ را تحریک می‌کند. این کلاچ به منظور جلوگیری از گردش چرخ دستی به همراه چرخش موتور، از بین موتور یا چرخ دستی یکی را به عنوان محرک اصلی ولو انتخاب می‌کند. اگر قبل از تعیین موقعیت دستی، این اهرم تحریک نشود، با چرخاندن چرخ دستی هیچ کاری انجام نخواهد شد.
شکل زیر یک اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator را نشان می‌دهد که به یک ولو پروانه‌ای بزرگ متصل شده است. اگرچه هیچ نشانه‌ای در این تصویر وجود ندارد که ماهیت سیگنال دریافتی این اکچویتور را فاش کند، اما خوب است بدانید که سیگنال دریافتی این اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator از نوع دیجیتال است، به طوری که فرمان‌های موقعیت از طریق یک شبکه‌ی دیجیتال Profibus و نه یک سیگنال جریان mA 4-20 آنالوگ دریافت می‌شود.



















شکل بدنه‌ی فلزی اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator نشان می‌دهد که درایور چرخ دنده‌ی نهایی این اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator به صورت یک مجموعه چرخ دنده‌ی حلزونی می‌باشد. به شکل گرد بدنه جایی که نشان دهنده‌ی باز / بسته (open / close) قرار گرفته است، توجه کنید (در خط مرکزی ساقه‌ی ولو پروانه ای): این قسمت حاوی چرخ دنده‌ی حلزونی می‌باشد. حال به سمت چپ بدنه‌ی گرد توجه کنید که شبیه یک سیلندر عمودی است: این قسمت محتوی پیچ حلزونی می‌باشد که با دندانه‌های چرخ دنده‌ی حلزونی درگیر شده است. بالای پیچ حلزونی یک مجموعه چرخ دنده با شافت موازی قرار دارد که برای کاهش سرعت موتور الکتریکی اکچویتور مورد استفاده قرار گرفته اند: شافت موتور در یک چرخ دندهی کوچک پایان یافته است، و این چرخ دندهی کوچک نیز با یک چرخ دنده‌ی بزرگ که با شافت پیچ حلزونی می‌چرخد، درگیر شده است. در بالای مجموعه چرخ دنده با شافت موازی بدنه‌ی اصلی اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator قرار گرفته است، که در حقیقت محتوی مجموعه چرخ دنده‌ی حلزونی مخصوص به خود می‌باشد. این کاهش دندهی چند مرحله‌ای بدان معنی است که موتور در مقایسه با المان پروانه‌ای درون ولو بسیار سریع می‌چرخد، و آن المان پروانه‌ای قادر است که یک مقدار گشتاور فوق العاده را (در مقایسه با نرخ گشتاور موتور الکتریکی) اعمال کند.
موتورهای الکتریکی برخلاف اکچویتورهای هیدرولیکی یا نیوماتیکی برای کار کردن به هیچگونه سیستم انرژی سیال خارجی نیازی نداشته و تمام نیاز آنها یک منبع انرژی الکتریکی است (اغلب 480 ولت AC سه فاز). برخی از اکچویتورهای ولو الکتریکی حتی این قابلیت را دارند که با بسته‌های باتری کار کنند. این قابلیت یک عملکرد قابل اطمینان را در صورت بروز قطعی برق ایجاد می‌کند.
تقریبا همه‌ی انواع اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator برای نشان دادن موقعیت ولو نیازمند برخی از روشهای فیدبک می‌باشند. این اکچویتورها حداقل دارای دو لیمیت سوئیچ هستند که یکی وضعیت کاملا بسته‌ی ولو و دیگری وضعیت کاملا باز ولو را نشان می‌دهد. برای سرویس‌های Throttling، اکچویتور الکتریکی نیازمند یک سنسور موقعیت ولو واقعی می‌باشد، تا بتوان ولو را برای هر موقعیت مطلوب با دقت تنظیم کرد. این سنسور می‌تواند به صورت یک پتانسیومتر، یا یک ترانسفورماتور تفاضلی متغیر (LVDT or RVDT)، یا پالس انکودر باشد. MOV نشان داده شده در شکل زیرکه با نام تجاری Rotork شناخته می‌شود دارای یک صفحه نمایش دیجیتالی است که وضعیت بسته‌ی ولو را هم به صورت متنی (Closed Limit) و هم به صورت نمادین (با خط قائم، که قراردادی برای نمایش یک المان پروانه‌ای بسته شده می‌باشد) نشان می‌دهد.



















اکچویتور الکتریکی Electrical Actuator​​​​​​​ علاوه بر نشان دهنده‌های بصری موقعیت، معمولا کانتکت‌های (Contacts) الکتریکی کمکی‌ای را نیز برای علامت دهی (Signaling) موقعیت‌های کاملا باز و کاملا بسته ارائه می‌دهند، که ممکن است برای تحریک چراغ‌های یک نشان دهنده‌ی راه دور و یا کانال‌های ورودی گسسته‌ی سیستم‌های کنترلی (مثلا PLC) مورد استفاده قرار گیرد. MOVهای مخصوص سرویس‌های Throttling نیز در جهت درایو کردن یک نشان دهنده‌ی راه دور و یا فراهم کردن فیدبک برای یک سیستم کنترل الکتریکی، یک سیگنال آنالوگ (و یا دیجیتال) متناسب با موقعیت ساقه‌ی ولو را فراهم می‌کنند.