Pavaros yra esminiai valdymo elementai, montuojami ant kolektoriaus ventilio arba zoninio ventilio šildymo sistemose, kurie fiziškai atidaro arba uždaro ventilį pagal termostato signalą. Pramoninėje automatikoje pavaros užtikrina tikslų įrenginių ir mašinų komponentų judėjimą. Šiame straipsnyje apžvelgsime pagrindinius pavarų tipus, jų veikimo principus, komponentus ir pritaikymo sritis.
Šiluminės (Termoelektrinės) Pavaros Šildymo Sistemose
Kas yra terminė pavara ir kaip ji veikia?
Terminės pavaros - tai nedideli, tačiau itin svarbūs įrenginiai, užtikrinantys efektyvų šildymo sistemos veikimą. Jos atlieka svarbų vaidmenį valdant šildymo kontūrus, radiatorius ar kolektorius, leisdamos automatiškai reguliuoti šilumos srautą pagal poreikį. Tokiu būdu pasiekiamas komfortiškas mikroklimatas patalpose ir energijos taupymas.
Terminę pavarą sudaro temperatūrai jautrus elementas - paprastai tai vaškas arba speciali medžiaga, kuri, reaguodama į šilumą, plečiasi arba susitraukia. Dėl to pavara mechaniškai atidaro arba uždaro vožtuvą šildymo kontūre. Valdymas gali būti automatinis - per termostatą arba išmanią sistemą (pvz., Sonoff, Shelly, Aqara, Tuya ar Home Assistant). Atidarant ir uždarant šildymo sistemos pavarą galima palaikyti norimą patalpų temperatūrą.
Tipai pagal veikimo principą
- Termoelektrinė pavara: Veikia šildomo vaško arba skysčio principu - gavusi elektros signalą iš termostato, vidinis elementas šyla ir plečiasi, stumdamas ventilio strypą. Termoelektrinė pavara yra tyliausias ir dažniausiai naudojamas tipas grindinio šildymo sistemose. Ji veikia šilumine plėtra, dirba tyliai ir atidaro ventilį per 2-4 minutes.
- Motorinė pavara: Naudoja elektros variklį ventilio strypo judėjimui. Motorinė pavara veikia greičiau (30-60 sekundžių) ir tinka didelėms komercinėms sistemoms, kur reikalingas greitas reakcijos laikas.
Tipai pagal būseną be signalo (NC/NO)
Pagal pradinę būseną, kai nėra elektros signalo, pavaros skirstomos į du pagrindinius tipus:
- NC (Normally Closed) pavara: Be elektros signalo laiko ventilį uždarytą. Gavusi signalą iš termostato, pavara atidaro ventilį. Svarbu žinoti, kad jei NC pavara sugenda, ji lieka uždaryta ir tos zonos šildymas neveiks.
- NO (Normally Open) pavara: Be elektros signalo laiko ventilį atidarytą. Gavusi signalą, pavara uždaro ventilį.
Jungimas ir Maitinimo Įtampa
Termoelektrinė pavara jungiama dviem laidais prie termostato arba zoninio valdiklio. Maitinimo įtampa gali būti:
- 230 V AC: Dažniausias standartas.
- 24 V AC/DC: Saugesnis variantas drėgnose patalpose.
Pavaros gali būti tiek 230 V kintamos srovės, tiek 24 V nuolatinės srovės, todėl svarbu atkreipti dėmesį prieš perkant. Jeigu turėsite valdiklį, kuris valdo 230 V pavaras, ir pavarą 24 V, tuomet jų kartu naudoti negalėsite.
Suderinamumas ir Instaliacija
Dauguma Europos gamintojų naudoja M30 × 1,5 mm sriegį, todėl pavaros dažnai yra suderinamos. Prieš pirkdami patikrinkite kolektoriaus ventilio sriegio dydį ir pavaros prijungimo tipą. Pavarų skaičius lygus kolektoriaus žiedų skaičiui - kiekvienas žiedas turi savo pavarą.
Valdymo principai
Paprastas vožtuvo valdiklis, pavyzdžiui, 110 M, valdo pavarą, kuri tiekia šilumą į radiatorius ar grindis. Pavara valdoma pagal temperatūros jutiklį, kuris yra prie valdiklio, taip pat yra galimybė prijungti kambario termostatą. Valdant su kambario termostatu pavara uždaroma, kai patalpose pasiekiama termostate nustatyta temperatūra (arba pavaros padėtis pakeičiama į tokią, kur mažiau šilumos patenka į patalpas).
Temperatūrai nukritus žemiau nustatytos temperatūros pavara atidaroma ir patalpos vėl šildomos (arba pavaros padėtis pasikeičia į tokią, kur daugiau šilumos paduodama į patalpas). Panašiu principu veikia visi pavarų valdikliai. Dažniausiai pavarų valdikliuose reikia nurodyti, per kiek laiko pavara užsidaro/atsidaro. Laikas, per kiek pavara atsidaro, būna nurodytas ant pačios pavaros arba instrukcijoje.
Pavaros valdymas gali būti integruotas ir su katilo valdikliu, kuris valdo kuro padavimą, ventiliatorių, cirkuliacinius siurblius ir trijų arba keturių krypčių vožtuvą. Pavyzdžiui, patalpose pasiekus nustatytą temperatūrą, pavara užsidaro (arba pavaros padėtis pasikeičia taip, kad mažiau karšto vandens paduodama į patalpų šildymo sistemą). Pavarai užsidarius, katile padidėja temperatūra, tuomet sumažinamas paduodamo kuro kiekis ir ventiliatoriaus apsukos. Temperatūrai patalpose sumažėjus vožtuvas vėl atidaromas ir į patalpas paduodamas karštas vanduo.
Naudojimo sritys ir privalumai
Termostatinės pavaros (dar vadinamos termoelektrinėmis pavaromis) yra montuojamos ant kolektorių ar radiatorių vožtuvų ir atsakingos už šildymo kontūrų atidarymą bei uždarymą. Tai ypač svarbus elementas grindinio šildymo sistemose, kuriose reikia itin tiksliai valdyti kiekvieną zoną atskirai. Šie įrenginiai leidžia kiekvieną šildymo zoną valdyti atskirai - pavyzdžiui, miegamajame palaikyti 20 °C, o svetainėje - 22 °C temperatūrą. Kiekviena patalpa gali turėti individualų temperatūros nustatymą.
Tinkamai parinktos ir sureguliuotos pavaros padeda išvengti situacijų, kai vieni kambariai yra per karšti, o kiti per šalti. Kadangi šiluma tiekiama tik į tas zonas, kuriose jos iš tikrųjų reikia, ženkliai sumažėja energijos sąnaudos.
Pavaros praverčia šiose situacijose:
- Grindinis šildymas su keliomis zonomis: Kai skirtingose patalpose reikalinga nevienoda temperatūra, pavaros leidžia kiekvieną zoną valdyti atskirai.
- Dideli namai ar komercinės patalpos: Pastatuose, kur šildymo kontūrų yra daug, pavaros padeda sistemai veikti subalansuotai ir efektyviai.
- Nuomojamos patalpos arba kambariai: Pavaros leidžia apriboti šilumos tiekimą tik į pasirinktus kambarius arba palaikyti minimalią temperatūrą patalpose, kurios naudojamos retai.
- Energiją taupančios sistemos: Naudojant šilumos siurblį, kondensacinį katilą ar kitą aukšto efektyvumo įrangą, termostatinės pavaros užtikrina, kad šiluma būtų paskirstoma tikslingai ir kuo ekonomiškiau.
Kokybiškos termostatinės pavaros yra atsparios nuolatiniam darbui ir gali patikimai veikti daugelį metų, nereikalaudamos sudėtingos priežiūros.
Pavarų valdikliai grindiniam šildymui
Galimi valdikliai grindiniam šildymui, prie kurių galima prijungti iki 4 arba iki 8 pavarų (priklausomai nuo modelio). Taip pat galima prijungti iki 4 arba iki 8 termostatų, tuomet kiekviename kambaryje galima pasirinkti skirtingas temperatūras. Arba su vienu kambario termostatu valdyti kelias pavaras, tuo pačiu ir šildymo zonas.
Pavyzdinės specifikacijos (bendros)
Toliau pateikiamos bendrinės tam tikros pavaros charakteristikos, kurias svarbu įvertinti renkantis įrenginį:
- Maitinimas: 230 V
- Energijos suvartojimas: 5 W
- Maksimalus sukimo momentas: 6 Nm
- Sukimosi kampas: 90°
- Atidarymo laikas: 120 s
- Apsaugos klasė: IP42
- Darbo aplinkos temperatūra: nuo 0 iki +50 ºC
- Kabelis: 3 laidai × 0,75 mm2
Servo Pavaros Pramoninėje Automatikoje
Poreikis ir paskirtis
Pramoninė automatika tampa vis tikslesnė. Pirma, didėja reikalavimai gaminių kokybei ir, antra, gamybos įrangos našumui ir patikimumui. Norint atitikti šiuos reikalavimus, labai svarbu, kad naudojamos mašinos turėtų tinkamas charakteristikas. Reikiamą kokybę ir tikslumą gali užtikrinti servo pavaros.
Kas yra Servo Pavara?
Servo pavaros yra įrenginiai, naudojami tiksliai realizuoti įrenginių ir mašinų komponentų judėjimą, atsižvelgiant į visus jų parametrus. Tai yra pavaros moduliai, atsakingi už roboto rankų ir CNC staklių ašių judėjimą, bet ne tik. Servo pavaros veikia labai tiksliai ir pasižymi dideliu efektyvumu, todėl jas galima naudoti bet kurioje mašinoje, kur reikalingas efektyvumas ir didelis tikslumas.
Gali atrodyti, kad servo pavara - tai tiesiog variklis. Tačiau tai yra didelis supaprastinimas, nes tai iš tikrųjų yra įrenginys, susidedantis iš tokių komponentų kaip servo variklis, servo stiprintuvas, kodavimo kabeliai ir maitinimo kabeliai.
Svarbu išsklaidyti dažnas abejones ir aptarti servo ir servo pavaros skirtumus. Šie du terminai dažnai painiojami vienas su kitu. Servo pavara yra didesnės visumos, servomechanizmo, dalis. Be to, jame yra pavarų dėžė ir, jei reikia, PLC, galintis atlikti papildomas pažangias funkcijas, tokias kaip įvesties ir išvesties valdymas, ašių sinchronizavimas arba PLCopen standartai. Įdiegus valdiklį, grįžtamojo ryšio įgyvendinimas iš servo stiprintuvo dažnai perkeliamas būtent į PLC.
Servo Pavaros komponentai
Kiekvienas iš servo stiprintuvo komponentų atlieka svarbų vaidmenį mašinos darbe, todėl labai svarbu tinkamai pasirinkti juos konfigūruojant savo servo stiprintuvą.
Servovariklis
Pagrindinis servo pavaros komponentas yra servovariklis. Techniškai kalbant, tai klasikinis kintamosios srovės asinchroninis variklis su integruotu enkoderiu. Servovariklis yra visos servo pavaros vykdomasis elementas. Jis yra atsakingas už tam tikros mašinos dalies judėjimą. Jis prijungtas prie servo stiprintuvo, atsakingo už variklio nustatytų verčių generavimą. Šis prietaisas maitinamas kintamąja srove.
Enkoderiai
Enkoderiai - tai įrenginiai, verčiantys sukamąjį judesį į elektrinius signalus. Jie suteikia tikslią informaciją apie esamą variklio veleno būklę - jo kampinę padėtį, sukimosi kryptį ir padarytų apsisukimų skaičių.
- Absoliutiniai enkoderiai: Išvesties signalas generuojamas analogine forma. Kiekvienoje kodavimo disko vietoje yra unikalus ją identifikuojantis kodas. Dėl to, kiekviena veleno kampinė padėtis išėjime turi savo kodo reikšmę. Absoliutinis kodavimo diskas taip pat turi papildomą inkrementinį kelią, todėl išėjime taip pat galima generuoti skaitmeninį signalą. Šio tipo įrenginių pranašumas yra tas, kad servo variklio padėtį galima nuskaityti išjungus maitinimą. Absoliutinis enkoderis matuoja santykinę servo variklio padėtį.
- Inkrementiniai enkoderiai: Generuoja impulsus išėjime, atitinkančius sukimosi judesį. Jis turi tam tikrą skiriamąją gebą, kuri nurodo, kiek išėjimo impulsų atitinka tam tikrą kampinį poslinkį. Natūralu, kad kuo didesnė skiriamoji geba, tuo didesnis matavimo tikslumas. Inkrementinio enkoderio atveju neįmanoma nuskaityti dabartinės jo padėties praradus maitinimą.
Servo stiprintuvas (valdiklis)
Servo stiprintuvas yra įrenginys, valdantis variklį naudodamas enkoderio duomenis. Jis naudojamas tam tikram apsisukimų skaičiui atlikti, veleno padėties pakeitimui tam tikru kampu arba jo greičiui keisti. Tai yra I/O terminalas ir STO jungtis, su kuriais galima susisiekti naudojant atitinkamus ryšio protokolus, tokius kaip Modbus RTU. Paprastais žodžiais tariant, servovariklio stiprintuvas yra tas pats, kas paprastam asinchroniniam kintamosios srovės varikliui yra keitiklis.
Taip pat galite susidurti su terminu „servo valdiklis“, kai kalbate apie servo stiprintuvą. Tai ne visai teisinga, nes servo valdiklis yra servo stiprintuvo komponentas. Pats servo valdiklis yra atsakingas už valdymo signalų, kuriuos vėliau reikia sustiprinti, perdavimą.
Servo stiprintuvas ne visada yra servo variklio pagrindinis blokas. Dažnai jis veikia kartu su PLC, o būtent PLC duoda konkrečias komandas servo stiprintuvui, kurios paverčia jas servo variklio sukimu tam tikru greičiu ir padėtimi. Servo stiprintuvas ir PLC gali bendrauti tarpusavyje ne tik per ryšio protokolus, tokius kaip EtherCAT, Modbus, Profinet, Profibus ir kt., bet ir paprastais signalais, siunčiamais iš PLC I/O terminalo.
Kabeliai
Kiekvienai servo pavarai reikalingi dviejų tipų laidai - maitinimo ir kodavimo kabeliai. Kabeliai turi būti tinkamai parinkti pagal mūsų įrenginio parametrus: maitinimo įtampa (230 V arba 400 V), variklio galia arba kodavimo įrenginio tipas (prieauginis arba absoliutinis). Renkantis laidus reikia atkreipti dėmesį į tai, kad jie būtų lankstūs ir ekranuoti.
Ekranuoti kabeliai apsaugo nuo elektromagnetinių trukdžių, atsirandančių dėl kabelyje tekančios srovės pulsavimo. Kita vertus, lankstus kabelis, dėl specialaus guminio apvalkalo, yra lankstus ir minkštas, tačiau patvarus. Dėl šių savybių jį lengviau paslėpti spintoje, kad netrukdytų.
Servo ir žingsninių variklių skirtumai
Žingsninio variklio veikimo principas
Pradėkime nuo žingsninio variklio principo paaiškinimo. Jo paskirtis, kaip ir bet kurio kito variklio, yra paversti elektros energiją mechanine energija. Variklio rotorius juda valdymo sistemoje generuojamų impulsų pagalba. Žingsninio rotoriaus sukimas tam tikru kampu priverčia valdomą objektą judėti tiksliai nurodytu atstumu. Rotorius susideda iš dviejų diskų su priešingais magnetiniais poliais - šiauriniu ir pietiniu. Įjungus įtampą, rotorių paleidžia statoriaus apvija arba elektromagnetas. Šiuo metu variklis žengia vieną žingsnį. Kuo daugiau rotoriaus polių porų, tuo šis žingsnis bus mažesnis, todėl judesys bus tikslesnis.
Pagrindiniai skirtumai ir trūkumai
Pagrindinis skirtumas tarp servo ir žingsninių variklių yra jų kaina. Žingsninis variklis yra daug pigesnis. Nepaisant to, jis turi savo trūkumų, į kuriuos reikėtų atsižvelgti renkantis įrenginį. Žingsniniuose varikliuose yra atvirasis grįžtamasis ryšys, todėl netikrinama, ar variklis tikrai apsisuko nustatyta verte - nustatomas tik žingsnių skaičius. Dėl to dinaminio pagreičio metu arba veikdamas dideliu greičiu variklis linkęs prarasti žingsnius. Tai reiškia mažesnį tikslumą. Neturėtume rinktis žingsninio variklio užduotims, kurioms reikalingas didelis pakartojamumas, o tai reiškia didelį tikslumą.
tags: #olydziojo #reguliavimo #pavara