3Aktoren

Aktoren oder auch Aktuatoren sind technische Elemente, die direkt auf Ausgänge des Steuersystems reagieren. Nachfolgend wird eine kleine Gruppe der meistverwendeten Aktoren beschrieben.

Elektrische Aktoren

Einer der am häufigsten eingesetzten Aktoren in der (vor allem gesteuerten) Automatisierung ist ein elektrischer Motor - Antrieb. Antriebe können in lineare Motoren und Rotationsmotoren aufgeteilt werden. Heutzutage sind diese Einrichtungen durch die Möglichkeit eines höheren Typs der Kommunikation gekennzeichnet - z. B. haben sie einen analogen Ausgang oder serielle Leitungen (RS-232C, RS-485), die für die Steuerung der Drehgeschwindigkeit, der Position usw. eingesetzt werden können.

Gleichstrommotoren

Diese Motoren bestehen aus einem Stator (feststehender Teil) mit Hauptpolen mit einer Erregungsspule und einer Hilfsspule, die zwischen den Hauptpolen zur Verbesserung der Kommutationseigenschaften angeordnet ist. Der bewegliche Teil - Rotor dreht sich in einem magnetischen Feld und wird aus Metallplatten hergestellt.

Der größte Strom fließt in die Rotorspulen in Ruhe - der Motor erzeugt so einen hohen Anlaufdrehmoment. Andererseits wird bei einer schnellen Motordrehung eine Spannung gebracht, die den in die Rotorspule fließenden Strom senkt, und das Drehmoment sinkt mit der steigenden Drehzahl. Ein Motor mit diesen Drehmomentcharakteristiken bewältigt leicht verschiedene Belastungen.

Synchrone Motoren

Das charakteristische Merkmal dieser Motoren ist die Übereinstimmung der Drehzahl des Rotors und des magnetischen Statorfeldes. Der Wechselstrom in der Statorwicklung (1 oder 3 Phasen) generiert ein drehendes magnetisches Feld. Der Rotor kann aus einem permanenten Magnet mit alternativ bestimmten Polen hergestellt sein oder seine Wicklung wird von einer Gleichstromquelle (Erreger) versorgt und so wird ein Elektromagnet erzeugt. Ein erregter synchroner Motor nach dem direkten Anschluss an Wechselstrom dreht sich an sich nicht. Der dreiphasige Wechselstrom im Stator generiert ein rotierendes magnetisches Feld, das sich mit der Geschwindigkeit dreht, die von der Frequenz der Energiequelle und der Anzahl der Pole im Motor bestimmt wird. Der Rotor, der sich nicht mehr bewegt, wird von dem Gleichstrom versorgt, was das stationäre magnetische Feld erregt. Die Aktionskraft des Motors wird jedenfalls von der Interaktion zwischen dem Rotor- und Statorfeld generiert. Die Richtung dieser Kraft ändert sich mit der Drehgeschwindigkeit des Stators.

Wegen der Ausbreitung der digitalen Steuersysteme und der Arbeit mit digitalen Informationen werden auch Anwendungen der Schrittmotoren verbreitet, bei denen der Lenkwinkel der Welle von der Anzahl der Pulse in der Kontrollwicklung bestimmt wird. Charakteristisch für Schrittmotoren ist die unstetige Wellenbewegung, die von der Änderung der Position in einem gewissen Winkel hervorgerufen wird: die Schritte entstehen als eine Reaktion auf einen Steuerimpuls.

Asynchrone Motoren

Die Funktion der asynchronen Motoren basiert auf einer gegenseitigen elektromagnetischen Wirkung des rotierenden magnetischen Feldes der Rotoren und Statoren und der Ströme, die in der Rotorwicklung von diesem Feld generiert werden.

Asynchrone Motoren beruhen auf Induktionsspannung und ‑strom im Rotor und werden deshalb auch als Induktionsmotoren bezeichnet. Das rotierende magnetische Feld wird im asynchronen Motor in der Wicklung des Stators generiert, die als dreiphasig hergestellt wird und um 120° im Raum gedreht wird. Asynchrone Motoren arbeiten in einem begrenzten Drehzahlbereich, beziehungsweise kann die Drehzahl von einem angeschlossenen Frequenzumrichter gesteuert werden.

Die meistverwendeten Typen sind drei- und einphasige asynchrone Motoren.

Pneumatische Antriebe/Aktoren

Nach Konstruktion werden pneumatische Antriebe in Kolben- und Membranantriebe klassifiziert. Die Membranantriebe werden meist zur kontinuierliche Ventilregelung verwendet. Die Rotationsantriebe werden für die Regelung der Drehung der Armaturen oder Klappen bestimmt.

Die Verstellkraft der pneumatischen Antriebe beträgt von 0,5 kN bis 90 kN. Diese Antriebe sind nur einfachwirkend - ihr Kraft wirkt gegen eine Feder, welche die Rückkehr sicherstellt. Dank der beschriebenen Konstruktion können diese Aktoren auch als Notantriebe eingesetzt werden. Tritt ein Verlust des Drucks des gesteuerten Mediums auf, können sie den Verschluss in die erforderliche Lage verstellen. Nach der Konstruktion der Feder werden sie wie folgt eingeteilt:

  • mit einer direkten Funktion (NO – normal open) – Typ des Antriebes ohne Druck zum Öffnen
  • mit einer indirekten Funktion (NC – normal closed) – Typ des Antriebes ohne Druck zum Schließen