Gibt es einen Unterschied zwischen dem Funktionsprinzip eines elektrischen und eines pneumatischen Stellantriebs?
Der elektrische Stellantrieb ist, wie der pneumatische Stellantrieb, ein wichtiger Bestandteil des Steuerungssystems. Er empfängt vom Regler ein Gleichstromsignal von 4–20 mA oder 0–10 mA und wandelt dieses in eine entsprechende Winkel- oder Linearbewegung um, um Ventile, Klappen und andere Steuermechanismen für die automatische Regelung anzusteuern.
Elektrische Stellantriebe sind als Linear-, Winkel- und Mehrgangantriebe erhältlich. Winkelantriebe nutzen einen Elektromotor, um das Gleichstromsignal in die entsprechende Winkelverschiebung (0 bis 90 Grad) umzuwandeln. Sie eignen sich für die Betätigung von Drehventilen wie Absperrklappen und Leitblechen. Linearantriebe empfangen ein Gleichstromsignal, das den Motor antreibt. Dieses Signal wird anschließend durch ein Untersetzungsgetriebe abgebremst und in eine lineare Verschiebung umgewandelt, um verschiedene Regelventile wie Ein-, Zwei- und Dreiwegeventile sowie andere lineare Steuermechanismen zu betätigen. Mehrgangantriebe werden hauptsächlich zum Öffnen und Schließen von Mehrgangventilen wie Schieber- und Kugelventilen eingesetzt. Aufgrund ihrer relativ hohen Motorleistung (mehrere zehn Kilowatt) werden sie häufig für die lokale Betätigung und Fernsteuerung verwendet. Alle drei Stellantriebstypen sind Positionsservosysteme, die von zweiphasigen Wechselstrommotoren angetrieben werden. Die drei elektrischen Funktionsprinzipien sind bis auf die unterschiedlichen Getriebe identisch.
Die wichtigsten Leistungsmerkmale des elektrischen Winkelhubantriebs: Dreipoliger isolierter Eingangskanal, Eingangssignal 4-20mA (DC), Eingangswiderstand 250 Ohm; Ausgangsdrehmoment: 40, 100, 250, 600, 1000N-m; Grundfehler und Variation weniger als ±1,5%; Empfindlichkeit 240μA.
Der elektrische Stellantrieb besteht im Wesentlichen aus einem Servoverstärker und einem Stellantrieb. Der Servo kann in Reihe geschaltet werden. Der Servoverstärker empfängt das Steuersignal vom Regler und vergleicht es mit dem Rückmeldesignal des Stellantriebs. Bei einer Abweichung wird die Differenz verstärkt und der Zweiphasen-Servomotor angesteuert. Die Abtriebswelle ändert ihren Drehwinkel, nachdem das Untersetzungsgetriebe abgebremst hat. Ist die Differenz positiv, dreht sich der Servomotor vorwärts und der Winkel der Abtriebswelle vergrößert sich. Ist die Differenz negativ, dreht sich der Servomotor rückwärts und der Winkel der Abtriebswelle verringert sich. Ist die Differenz null, gibt der Servoverstärker ein Kontaktsignal aus, um den Motor anzuhalten, und die Abtriebswelle stabilisiert sich in der dem Eingangssignal entsprechenden Eckposition. Diese Positionsrückkopplungsstruktur gewährleistet einen guten linearen Zusammenhang zwischen Eingangsstrom und Ausgangsverschiebung.
Der elektrische Stellantrieb kann nicht nur mit der Steuerung für die automatische Regelung, sondern auch mit dem Bediener für die automatische Umschaltung zwischen automatischer und manueller Steuerung des Systems verwendet werden. Befindet sich der Schalter des Bedieners in der manuellen Betriebsstellung, wird die Motorleistung direkt über die Vorwärts- und Rückwärtstasten gesteuert, um die Drehrichtung der Stellantriebswelle vorwärts oder rückwärts zu verändern und den Stellantrieb ferngesteuert manuell zu betätigen.
