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电动执行机构的原理与常见故障分析

摘要：在本片文章中通过对于电动执行机构的工作主要原理和各个

零部件之间功能的介绍，对电工执行机构各个组成部分的功能和结构进行了详细

的分析，同时通过日常工作中电动执行机构的常见运行故障和不同组成部分之间

的运行进行相关联，以此来提升电动执行机构工作的可靠性和稳定性。本文通对

于电动执行机构的不同工作故障进行了详细介绍，以此来提供参考。

关键词：电动执行机构；伺服放大器；减速器；位置发送器

1、电动执行机构的运行原理

电动执行机构通过把接受的电流信号来反馈到不同部件来进行工作。当

伺服放大器接收到来自调节器的电流信号时（电流信号Ii,一般为4～20mA区

间），会与反馈信号进行比对（反馈信号为If）。比对后一般有两种情况：

（1）当比较后的结果存在一定的差值时，伺服放大器会将信号差进行一

定程度的增强，以此来决定伺服电机的转动方向。电机的转动会通过减速器减速

产生位移并通过输出轴的移动影响位置发送器；最后，输出轴又借助位置发生器，

最终又转换成阀的反馈信号If；

（2）当比较后的结果不存在差值时，伺服放大器则不会工作。

因此我们可以说，电动执行机构中，输出轴的位移情况和输入信号

之间的工作方式是一种单线程的。

2、电动执行机构的自动调节运行过程

电动执行机构切换到自动调节状态是，需要把切换开关切换到自动档。

当电动执行机构处于自动调节状态时，内部运行过程如下：

（1）输入信号Iλ1≤4mA

输入信号Iλ1≤4mADC时，位置发送器反馈电流小于等于4mA。此

时伺服放大器输入的电压值为0，因此此时的工作电机不会工作，输出轴的位置

处于预选零位不变。

（2）输入信号Iλ14mA

当输入信号Iλ14mA时，则此输入信号与系统本身的位置反馈电流在

伺服放大器的前置级磁放大器中进行磁势的综合比较。由于这两种信号存在差值，

并且极性互斥，则会产生逆差。最后，出现的误差磁势为伺服放大器提供了足够

的输出功率，此时电机开始驱动工作。而为了弥补误差磁势的差值，输出轴会通

过运动来减少差值。当输入和反馈的信号差值为零时，输出轴停止工并停在可以

与输入信号相平衡的工作位置。

3、电动执行机构的减速器及位置发送器

3.1减速器

减速器是将电机的高转速、小转矩转化成低转速、大转矩的输出结构。

减速器由手动结构，输出轴，限位块这三大部分组成。

3.2位置发送器

位置发送器由电源变压器、差动变压器、印刷电路板三个主要部件和一

些细小零部件组成。当减速器输出轴移动时，凸轮随之旋转，是压在凸轮斜面上

的差动变压器的铁芯连杆产生轴向位移，改变铁芯在差动变压器线圈中的位置，

使差动变压器输出对应位置的电压转换成标准的直流电流信号（4～20mA）。减

速器输出轴的转角位移与位置发送器的输出电流呈线性关系。

4、电动执行机构的伺服放大器和伺服电动机

4.1伺服放大器

伺服放大器是控制伺服电机的一种控制器。放大器的不同位置具有不同的

功能：

在伺服放大器的前置板具有对信号的隔绝，信号的甄别，极性判断，以及故

障识别的功能。而电源变压器，交流开关，和电源则分布在主回路板上。

伺服放大器的主要工作流程为，通过安置在主回路板上的前置板来接受

反馈信号，以此来决定交流伺服电机转动方向的正反，使得调节阀连续工作，最

终使得整个结构实现联动子自我调整。

或者我们可以讲伺服放大器简单理解为一个具有一定范围的调节器，当输入

电流信号超过一定数值时（即死区：就是输出变量值不随输入变量值的变化而变

化，这个输入变量的区域范围就可以理解为死区）的范围，伺服放大器就会一直

发出开指令或者关指令。

死区用于调节阀门的灵敏度。对电动执行器来说：输入4mA阀门全闭，

输入20mA阀门全开。当把死区调到最小时，灵敏度最大，此时输入4.01mA阀门

可能会跟随信号的变化而动作到相应的开度。如果把死区调大，或许输入信号为

4.2mA时，阀门还是关闭。调节死区的电位器，就是在调节比较器的部分电路。

死区可以使阀门稳定，不灵敏了阀门相对也就稳定了，当微小的扰动信号进入控

制系统，在阀门灵敏度高