전기 액추에이터의 작동 원리는 전자기 모터와 기계적 변속 시스템을 통해 전기 에너지를 기계적 운동으로 변환하는 것입니다.
핵심 메커니즘
- 전기 활성화: 입력 신호(디지털 켜기/끄기 또는 아날로그 4-20mA)는 제어 장치에 내부 모터에 전원을 공급하도록 트리거합니다.
- 모터 회전: 모터의 전선 코일을 통해 전류가 흐르면 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 모터의 자석과 상호 작용하여 비교적 낮은 토크로 고속으로 샤프트를 회전시킵니다.
- 토크 증폭: 기어박스(예: 스퍼 기어, 웜 기어 또는 유성 기어)는 모터의 고속을 줄이면서 토크를 크게 증가시켜 무거운 하중을 이동하는 데 필요한 힘을 제공합니다.
- 운동 변환:
- 회전 액추에이터: 기어 출력은 일반적으로 90°(4분의 1 회전) 또는 360°(다중 회전) 밸브 작동을 위해 샤프트를 직접 회전시킵니다.
- 선형 액추에이터: 회전 운동은 리드 스크류 또는 볼 스크류를 사용하여 직선 운동으로 변환됩니다. 스크류가 회전하면 너트가 길이를 따라 이동하여 로드 또는 피스톤을 확장하거나 수축시킵니다.
제어 및 안전 기능
- 리미트 스위치: 액추에이터가 완전히 확장되거나 수축된 위치에 도달하면 모터에 대한 전원을 차단하여 기계적 손상을 방지합니다.
- 피드백 센서: 전위차계 또는 인코더와 같은 구성 요소는 정확한 변조 제어를 위해 액추에이터의 정확한 위치에 대한 실시간 데이터를 PLC(Programmable Logic Controller)에 제공합니다.
- Fail-Safe 메커니즘: 전원 손실 시 배터리 백업 또는 스프링 리턴 메커니즘과 같은 시스템은 액추에이터를 안전한 "기본" 위치로 되돌립니다.
- 브레이크: 종종 모터에 장착되며, 사용하지 않을 때는 로터를 제자리에 고정하여 외부 힘(예: 파이프의 유체 압력)이 메커니즘을 역구동하는 것을 방지합니다.