W systemach HVAC, które dostarczają ciepło do zamkniętych przestrzeni, należy stosować elementy czujnikowe i regulacyjne, takie jak zawory sterujące przepływem lub zawory odcinające, aby dokładnie kontrolować i mierzyć przepływ gazów i cieczy. Podczas gdy niektóre zawory regulacyjne są ręcznie otwierane i zamykane na trzpieniu zaworu, zawory elektroniczne zawierają siłownik, który porusza trzpieniem zaworu poprzez sterowanie silnikiem i układem napędowym. Projektanci mogą wybierać spośród trzech typów silników w zależności od wymagań aplikacji. Poniżej znajduje się podsumowanie opcji systemu ruchu:
Szczotkowane silniki prądu stałego do ruchu obrotowego lub ruchu liniowego z zewnętrzną śrubą pociągową. Ten prosty silnik prądu stałego nie wymaga skomplikowanej elektroniki do napędzania silnika. Jeśli jednak aplikacja wymaga ruchu liniowego, silnik prądu stałego będzie wymagał dodatkowej śruby pociągowej i układu przekładni, aby przekształcić ruch obrotowy w ruch liniowy. Wymaga również mechanizmu sprzężenia zwrotnego, takiego jak czujnik optyczny lub enkoder, w celu precyzyjnego sterowania pozycją liniową.
Silniki krokowe prądu stałego są używane do ruchu obrotowego lub ruchu liniowego z zewnętrzną śrubą pociągową. Silniki krokowe obracają się w kilku małych, równych i dyskretnych krokach, zwanych skokami, a napęd wymaga dedykowanej jednostki sterującej. Dzięki dyskretnym krokom, które zapewniają wbudowaną kontrolę pozycjonowania, silnik może pracować z dobrą dokładnością w otwartej pętli, jeśli jest odpowiednio dobrany. Został on również zaprojektowany tak, aby wykorzystywać moment hamowania do zapewnienia pozycji zatrzymania, a silnik zapewnia doskonałą reakcję podczas uruchamiania, zatrzymywania i cofania. Jeśli wymagany jest ruch liniowy, wymagana jest dodatkowa śruba prowadząca i układ napędowy przekładni, aby przekształcić ruch obrotowy w ruch liniowy. Zazwyczaj silniki krokowe mogą zapewniać prędkość wyjściową do 1,000 obr./min i moment obrotowy do 170 miliniutonometrów. Rzeczywisty moment obrotowy i prędkość zależą również od tego, czy tryb napędu to pełny, połowiczny czy mikrokrokowy.
Krokowy siłownik liniowy ze zintegrowaną śrubą pociągową. To kompaktowe urządzenie łączy potowy silnik krokowy z gwintowanym wirnikiem i zintegrowaną śrubą prowadzącą, zapewniając bezpośredni ruch liniowy. Po przyłożeniu impulsu elektrycznego śruba prowadząca siłownika liniowego krokowego porusza się w górę iw dół w dyskretnych krokach. Ponieważ krokowy siłownik liniowy może być precyzyjnie sterowany w układzie otwartej pętli, do pozycjonowania nie są wymagane żadne drogie urządzenia sprzężenia zwrotnego ani układy hamulcowe. Zazwyczaj siłowniki liniowe mogą zapewniać prędkość wyjściową do 80 mm na sekundę i dostarczać siły do 100 niutonów. Rzeczywista siła i prędkość zależą również od wydajności śruby pociągowej i trybu jazdy - pełny, połowiczny lub mikrokrokowy.
Kluczowe kwestie do rozważenia przy wyborze silnika
Wybierając silnik, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:
• Wymagany maksymalny i roboczy moment obrotowy i siła
• Wymagania dotyczące prędkości: Zazwyczaj aplikacje zaworów wymagają siły i momentu obrotowego przy niskich prędkościach.
• Całkowita cena systemu
• System sterowania: Sterowanie w pętli zamkniętej zwykle nie jest wymagane.
• Rodzaj ruchu wymaganego dla napędu: obrotowy lub liniowy
• Oczekiwana żywotność systemu przed wymianą
• Żądana rozdzielczość liniowa lub obrotowa
• Maksymalny dostępny prąd i napięcie
W zależności od dostępnych opcji ruchu i wymagań HVAC, silniki krokowe są idealne do zastosowań obrotowych, podczas gdy liniowe silniki krokowe są bardziej odpowiednie do zastosowań liniowych.