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扬修自控智能变频电动执行机构简介与主要用途

  变频电动执行机构是对电动执行机构(电动执行器)中的动力部件电机作变频控制的一种电动执行机构(电动执行器),对电机实现变频控制有诸多优点,最主要的优点是可以实现电动执行机构(电动执行器)的柔性启动与关闭,另外还可实现可变输出速度,如果遇紧急情况时可以以最快速度关闭阀门。


  变频技术不仅可以改变电机的转速,还可以改变其输出力矩,所以可以比较自由地设置电动执行器(电动执行机构)的输出力矩,得用这一特性,在使用电动执行器(电动执行机构)时可以设定其正常工作状态下输出力矩,遇阀门卡瑟时可以比正常输出力矩更大的力矩来克服卡瑟。

变频电动执行机构原理


  变频电动执行器的原理是一种电源逆变技术,由变频电动执行机构(电动执行器)控制电路里的变频模块来完成,它把交流电源输入先整流成直流,然后利用PWM技术控制功率器把直流逆变成电压频率可调的交流电,进而控制电机的运行。


  传统变频控制器采用IGBT作为功率器件,如果保护措施不完善,将很容易损坏IGBT,随着电子技术的发展,近年来带驱动和保护电路的智能功率模块(IPM)相继面市。IPM是将三相逆变IGBT、驱动电路以及保护电路集成在一块芯片上,这样使用上更加方便,产品更加稳定可靠。


  变频电动执行机构(电动执行器)所用电机基本原理同普通异步电机一样,但它充分考虑到变频单元在输出频率较低时,电机运行速度下降,电机的散热条件却大为恶化,于是在设计时对电机的机械结构包括线圈绕向、布线等均进行了优化处理,保证在电机低频运行时,因运行电流产生的发热在电机限定范围内,不影响电机的正常工作。


变频电动执行机构优点


    (1) 启动电流小 
    起动电流最多也就是变频电机的额定电流,而传统的执行机构能达到5—7倍左右。 


    (2) 接线无需考虑相序
    因为变频技术是先将交流整成直流,然后再逆变,所以接线时根据无需考虑电源相序问题,接线非常简单。传统电动执行机构需考虑相序,或配用换向装置。 


    (3) 开或关速度、力矩参数编程可调,在紧急状态时,以设定的紧急速度到达设定的紧急位置。


 (4)柔性开启和关闭,对被调节机构无冲击 
    变频电动执行机构采用电子定位技术,准确可靠,就好像用了变频的电梯到达指定楼层时就会自动稳定停止一样。如在关闭阀门接近限位时的减速范围可编程设置,既可实现“行程到达”自动减速停止,也可实现在 “力矩到达”后电机方停止,这样可将阀门真正关“死”,防止泄漏。传统的电动执行机构使用限位开关,易超限或出故障,关闭阀门时不减速,对阀门造成冲击,降低了阀门的使用寿命。 


    (5) 可方便实现能耗制动 
    能耗制动是一种电气制动技术,吸收电机制动时产生的回馈能量,无磨损,无需维护。传统的执行机构采用机械式抱闸制动,机械磨损大,故障率高,维护量大。 


例如电动调节阀

1、用在控制质量要求高、静差小的场合。
很多自动控制系统对控制精度要求非常高,但常规电动调节阀灵敏度低、死区大。很难满足使用要求。而智能变频执行机构有低速运转微调功能,通过微调功能可克服系统静差,能很好解决控制精度问题。


2、用来解决对象时间常数小、,调节阀振荡等问题。
压力、流量、液位被控对象时间常数小,控制过程中调节阀会频繁动作,使电动机过热。这时只有加大死区,但控制质量会下降。智能变频执行机构具有软启动功能,使调节阀动作变缓,在电动机启动电流降低的同时:使调节阀的振荡大大减少。


3、解决调节阀口径偏大的问题。
由于选型失误,调节阀口径选择大了:会出现不少问题,严重时甚至无法工作。这时采用智能变频执行机构把调节阀运行速度调低:再设定调节阀上限工作点、流量特性改为等比特性,一般都能较好解决调节阀口径选大的问题。  


4、用于改变调节阀的用途。
智能变频执行机构具有多种流量特性,通过参数设定,可以方便地改变调节阀的流量特性。通过设定可以改变调节阀的作用方式;通过设定调节阀的上、下限来改变阀的流量大小。


(浙江扬修自控设备有限公司出品)

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