एक्चुएटर्स के प्रकार | Types of actuators in Hindi

एक्चुएटर्स (Actuators) के प्रकार

एक्चुएटर (Actuator) एक उपकरण है जो प्राप्त control signal के अनुसार Source Energy को परिवर्तित करके एक force या motion प्रदान करता है। यहां Source Energy Pneumatic, Hydraulic या Electric प्रकार हो सकती है और Motion (एक्चुएटर द्वारा) या तो Linear या Rotary हो सकती है। Real World Applications में विभिन्न प्रकार के एक्चुएटर (Actuator) उपलब्ध हैं। एक्चुएटर्स के प्रकार या classification के लिए विभिन्न तरीके हो सकते हैं। जोकि उनके डिजाइन, energy के अनुप्रयुक्त स्रोत, इसके द्वारा दी गई Motion आदि पर आधारित हो सकते हैं, जैसा कि नीचे बताया गया है-

Types of actuators1

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Linear actuator

एक Linear Actuator एक Actuator है जो मूल रूप से प्राप्त control signal के जवाब में एक सीधी रेखा में Motion प्रदान करता है। उनका उपयोग औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है जहां Linear स्थिति की आवश्यकता होती है। Linear Actuator या तो Manually संचालित हो सकते हैं या कुछ Energy source जैसे compressed air, fluid pressure, electrically संचालित हो सकते हैं। Pneumatic या Hydraulic piston cylinder, diaphragm mechanism सीधे Linear Motion प्रदान करता है। इसके अलावा conventional motor की Circular Motion  कुछ Gears या Threaded mechanism का उपयोग करके Linear Motion उत्पन्न करने के लिए भी किया जा सकता है। Linear Actuator को Sliding Stem Actuator के रूप में भी जाना जाता है और machine tools, industrial machinery, Process control valves और Dampers में, डिस्क ड्राइव और प्रिंटर जैसे computer peripherals  में और कई अन्य स्थानों में उपयोग किया जाता है। Linear Actuators विभिन्न प्रकार के हो सकते हैं जैसा कि नीचे बताया गया है-

  • Manual Linear Actuator
  • Pneumatic Linear Actuator
  • Fluid Powered Linear Actuator
  • Electric Linear Actuator
  • Linear Chain Actuator
  • Solenoid operated linear actuator

विभिन्न Linear Actuator के configurations का उल्लेख नीचे किया गया है-

Linear Actuator

Rotary actuator

एक Rotary Actuator एक Actuator है जो मूल रूप से प्राप्त control signal के जवाब में circular या Rotary Motion या torque deliver करता है। उनका उपयोग wide range of industrial applications में किया जाता है जहां rotary positioning की आवश्यकता होती है। Rotary Actuator या तो manual operated हो सकते हैं या कुछ energy स्रोत जैसे कि compressed air, fluid pressure, electrically संचालित हो सकते हैं। Rotary Actuator ऑपरेशन के लिए ज्यादातर electricल मोटर्स का इस्तेमाल किया जाता है। यहां एक एक्चुएटर द्वारा उत्पादित Rotary Motion या तो electric motor का continuous rotation हो सकता है या सर्वोमोटर्स और स्टेपर मोटर्स के लिए एक निश्चित fixed angular position में Motion हो सकती है। इसके अलावा cylinder piston से Linear Motion का उपयोग कुछ geared mechanism का उपयोग करके Rotary Motion उत्पन्न करने के लिए भी किया जा सकता है। Rotary Actuators को नीचे बताए अनुसार classify किया जा सकता है-

  • Manually operated rotary actuator
  • Pneumatic rotary actuator
  • Hydraulic rotary actuator
  • Electric motor actuator
  • Stepper Motor actuator
  • Servo motor Actuator
  • Torque motor

विभिन्न Rotary Actuator के configuration का उल्लेख नीचे किया गया है-

Rotary Actuator

Mechanical actuators

एक Mechanical Actuator ऐसे एक्चुएटर्स के प्रकार होते हैं जो एक प्रकार की Motion, जैसे Rotary Motion, को दूसरे प्रकार, जैसे Linear Motion में परिवर्तित करके movement को execute करने के लिए कार्य करते हैं। Mechanical Actuators का एक उदाहरण Rack & Pinion Actuator है। इस तरह के एक्चुएटर manual रूप से घुमाए गए screw या gear के translation के माध्यम से Linear displacement भी प्रदान करते हैं या hand-operated knobs or wheels, gearboxes, and guided motion mechanisms हो सकते हैं। तो Mechanical Actuators का संचालन संरचनात्मक घटकों के संयोजन पर आधारित होता है, जैसे गियर, स्क्रू, थ्रेडेड रॉड और रेल, या पुली और चेन। Mechanical Actuators के लिए उपयोग किए जाने वाले विभिन्न mechanism के लिए एक diagram नीचे दिखाया गया है-

Mechanical Actuator

Pneumatic actuator

pneumatic Actuator ऐसे एक्चुएटर हैं जो compressed air या गैस की energy को एक mechanical Motion में परिवर्तित करते हैं जो प्राप्त control signal के अनुसार final control element को नियंत्रित करता है। Pneumatic Actuator Motion नियंत्रण के अत्यधिक विश्वसनीय, कुशल और सुरक्षित स्रोतों के लिए जाने जाते हैं। एक pneumatic Actuator में मुख्य रूप से एक Diaphragm या एक Piston होता है जो एक casing से enclosedहोता है और Diaphragm या Piston से जुड़ा एक stem होता है जिसे कपलिंग के माध्यम से valve stem से जोड़ा जा सकता है। pneumatic Actuators में spring return mechanism के साथ या तो एक pneumatic single port हो सकता है जिसे Single acting Actuator कहा जाता है या इसमें double pneumatic signal port हो सकता है जिसे Double acting Actuator कहा जाता है। आमतौर पर industries में, Pneumatic system अपने संचालन के लिए (80 to 100) PSI के air pressure का उपयोग करती हैं। जब एक controlled signal pressure port को fed किया जाता है, तो Air pressure Diaphragm या Piston को Valve stem को transfer करने या Valve control element को घुमाने के लिए force करता है। ये एक्चुएटरprocess control units जैसे refineries, petrochemical plants, power plants, gas industries, pharma industries, & fertilizer plants and other chemical industries etc में बहुत लोकप्रिय हैं। विभिन्न प्रकार के Pneumatic Actuator नीचे दिखाए गए हैं-

 

Pneumatic Actuator

Hydraulic actuator

Hydraulic Actuator वे एक्चुएटर होते हैं जो valve mechanism को स्थानांतरित करने के लिए Hydraulic signal या liquid material (mostly oil) pressure का उपयोग करते हैं यानी controlled Hydraulic oil pressure का उपयोग mechanical spring or balancing pressure  के खिलाफ Diaphragm के बजाय Piston को force करने के लिए किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप mechanical action होती है या valve stroke। इस प्रकार तरल pressure को mechanical force में बदलने के लिए Piston पर high pressure Hydraulic oil लगाया जाता है। यहां Actuators के लिए उपयोग किए जाने वाले Hydraulic fluid (oil) प्रकृति में in-compressible होते हैं और इसकी lubricating property Piston Actuators की friction problem को दूर करने में मदद करती है। Hydraulic oil का pressure एक oil reservoir के माध्यम से जुड़े electric motor driven pump द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है। oil के pressure का उपयोग 400 BAR (6000 PSI) तक किया जा सकता है। Hydraulic Actuators का उपयोग Large force application के लिए किया जाता है। एक Hydraulic actuator नीचे दिया गया है-

Hydraulic Actuator

Electric actuator

electric Actuator ऐसे प्रकार के एक्चुएटर्स  हैं जो Electric energy को kinetic energy में परिवर्तित करते हैं और प्राप्त control signal के response में mechanical load की Motion बनाने के लिए force या torque देते हैं। electric Actuator मूल रूप से electric motor के उपयोग के कारण Rotary Motion उत्पन्न करता है। उनके संचालन के लिए कुछstandard electrical voltage or current supply का उपयोग किया जाता है। यहां electric motor निरंतर रोटेशन या एक निश्चित कोणीय स्थिति परिवर्तन प्रदान कर सकते हैं। नीचे बताए अनुसार प्रयुक्त मोटर के प्रकार और अनुप्रयोग के आधार पर विभिन्न configuration हैं-

  • Electric motor actuator
  • Stepper Motor actuator
  • Servo motor Actuator
  • Torque motor

कुछ मानक Electric supply का उपयोग किया जाता है- 24VDC, 110VDC, 110 VAC, 230VAC आदि। electric Actuators का उपयोग बड़े valve अनुप्रयोग जैसे कि डैपर और गाइड वैन के लिए किया जाता है। electric Actuators के साथ ऐसे valve अनुप्रयोगों को मोटर संचालित valve (MOV) के रूप में संदर्भित किया जाता है। कुछ अलग electric एक्चुएटर्स (Actuators) का उल्लेख नीचे किया गया है-

Electric Actuator

Piezoelectric actuator

पीजोelectric Actuator मूल रूप से एक ट्रांसड्यूसर है जो Electric energy को mechanical displacement या तनाव में परिवर्तित करता है और पीजोelectric प्रभाव के आधार पर काम करता है। पीजोelectric प्रभाव का मूल सिद्धांत परिभाषित करता है कि जब क्रिस्टल पर एक force लगाया जाता है, तो यह Electric आवेश उत्पन्न करता है। यह उत्क्रमणीय परिघटना है अर्थात जब इसकी सतह पर एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो क्रिस्टल विकृत या कंपन करना शुरू कर देता है। पीजो-Actuators के लिए रिवर्स कॉन्सेप्ट का उपयोग किया जाता है। पीजो एक्चुएटर्स (Actuators) में आकार बदलने की क्षमता होती है जब एक वोल्टेज लगाया जाता है जिसका उपयोग वस्तुओं को विस्थापित करने के लिए किया जा सकता है यानी यह मूल रूप से Electric energy को mechanical energy में परिवर्तित करने की अनुमति देता है। उनका उपयोग बहुत तेज Motion से छोटे mechanical displacement को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है और साथ ही ऐसे कई अनुप्रयोगों में जहां सटीक या सटीक स्थिति नियंत्रण वांछित होता है जैसे रोबोटिक्स में। उनका उपयोग Hydraulic valveों को नियंत्रित करने के लिए भी किया जाता है जो एक विशेष-उद्देश्य मोटर, छोटी मात्रा वाले पंप और अन्य अनुप्रयोगों में काम करते हैं। कुछ पीजोelectric एक्चुएटर्स (Actuators) का diagram नीचे दिखाया गया है-

Piezoelectric actuator

Magnetic actuator

चुंबकीय एक्चुएटर ऐसे एक्चुएटर हैं जो force और displacement उत्पन्न करने के लिए चुंबकीय प्रभाव और चुंबकीय गुणों का उपयोग करते हैं। वे दोनों प्रकार के हो सकते हैं- Linear प्रकार और Rotary प्रकार जो निरंतर Motion या सीमित Motion (असतत Motion) प्रदान कर सकते हैं। चुंबकीय एक्चुएटर्स (Actuators) की एक विस्तृत श्रृंखला उपलब्ध है जिसे उनके सिद्धांत और अनुप्रयोग के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है जैसा कि नीचे बताया गया है-

  • Moving coil actuator
  • Moving magnet actuator
  • Moving iron actuator
  • Magneto-strictive actuator
  • Magneto Rheological Actuator
  • Electric Motor actuator
  • BLDC motor actuators

औद्योगिक संयंत्रों, प्रक्रिया संयंत्रों, एयरोस्पेस, स्वचालन क्षेत्र, स्वास्थ्य सेवा आदि में चुंबकीय एक्चुएटर्स (Actuators) के व्यापक अनुप्रयोग हैं। चुंबकीय Actuators का एक चित्र नीचे दिया गया है-

Magnetic Actuator

Thermal actuator

thermal एक्चुएटर्स (Actuators) मूल रूप से गैर-Electric एक्चुएटर्स (Actuators) हैं जो thermal energy को Motionज energy में बदलते हैं। तापमान परिवर्तन के जवाब में उनका उपयोग thermal energy को force, Motion या stroke में बदलने के लिए किया जाता है। thermal Actuators के काम करने के पीछे कई अन्य mechanism हैं। एक विशिष्ट thermal Actuator में एक तापमान संवेदन सामग्री होती है जो एक Piston के साथ तापमान में परिवर्तन के अनुसार विस्तार या संकुचन पैदा करती है जो निर्देशित हिस्से में force या Motion प्रदान करती है। एक अन्य mechanism में एक Diaphragm के enclosure के भीतर sealed temperature sensitive fluid हो सकता है जो एक Piston को स्थानांतरित करने के लिए एक प्लग के against push देता है। thermal Actuators के कुछ अनुप्रयोग हैं-

  • Thermal bypass valves, 
  • Thermostatic mixing valves, 
  • Tempering valves and
  • Thermostatic balancing valves, etc.

thermal एक्चुएटर के लिए एक diagram नीचे दिया गया है-

Thermal actuator

Other Actuators

अन्य विभिन्न एक्चुएटर्स के प्रकार जैसेकि Electro-converting Actuators को निम्नलिखित के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है-

  • Electro-pneumatic Actuator
  • Electro-Hydraulic Actuator
  • Electro-mechanical Actuator
  • Electromagnetic actuator

Electro-pneumatic Actuator-

Electro-pneumatic Actuator ऐसे Actuator होते हैं जिनमें pneumatic सिस्टम electric signal द्वारा नियंत्रित होते हैं। यह एकल उपकरण के रूप में काम करने के लिए एकीकृत Electric और Pneumatic प्रणाली का सबसे अच्छा संयोजन है। Electro-pneumatic Actuator में मूल रूप से एक pneumatic Actuator के साथ एक इलेक्ट्रॉनिक पोजिशनर होता है। वे कम Electric अनुप्रयोगों के लिए सबसे उपयुक्त हैं। लगभग सभी प्रक्रिया संयंत्रों और उद्योगों में, वे इतने लोकप्रिय हैं क्योंकि उन्हें आवश्यकता के अनुसार आसानी से संशोधित किया जा सकता है और हम ऐसे एक्चुएटर्स (Actuators) को नियंत्रित करने में सक्षम हैं। सीधे इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली के साथ।

Electro-pneumatic Actuator

Electro-Hydraulic Actuator

Electro-Hydraulic एक्चुएटर्स (Actuators) ऐसे एक्चुएटर्स (Actuators) हैं जिनमें Hydraulic सिस्टम electric पावर द्वारा संचालित होता है। यह एकल उपकरण के रूप में काम करने के लिए एकीकृत Electric और Hydraulic प्रणाली का एक संयोजन है। Electro-Hydraulic Actuator अलग Hydraulic पंप और ट्यूबिंग की आवश्यकता को समाप्त करता है क्योंकि उनके पास अपना Hydraulic पंप होता है। यह कॉम्पैक्ट और सरल सिस्टम डिज़ाइन और बेहतर सुरक्षा और विश्वसनीयता प्रदान करता है। इन एक्चुएटर्स (Actuators) का उपयोग एयरोस्पेस जैसे कई उद्योगों में किया जाता है जहां आमतौर पर Hydraulic पावर का उपयोग किया जाता है।

Electro-Hydraulic Actuator

Electro-mechanical Actuator

Mechanical Actuators जब Electric शक्ति का उपयोग करके संचालित होते हैं, तो इसे Electro-Mechanical Actuators के रूप में जाना जाता है। ElectroMechanical Actuator ऐसे Mechanical Actuator होते हैं जहां control nob या handle को electric motor से बदल दिया जाता है और मोटर की Rotary Motion को Linear displacement में बदल दिया जाता है। सरलीकृत डिजाइन मोटर Motion को Linear displacement में स्थानांतरित करने के लिए विभिन्न mechanism का उपयोग करता है। Electro-Mechanical Actuator दिखाने वाला एक diagram नीचे दिखाया गया है-

Electromechanical Actuator

Electromagnetic actuator

Electromagnetic Actuator ऐसे Actuator होते हैं जो Electromagnetism के सिद्धांत के आधार पर काम करते हैं और Electric energy को चुंबकीय रूप में फिर mechanical force या Motion में बदलते हैं। Electromagnetic Actuators के काम करने के पीछे fundamental नियम इस प्रकार हैं-

  • Faraday’s laws of electromagnetic induction.
  • Lorentz force of electromagnetic forces.
  • Biot-Savart’s Law.

ऐसे एक्चुएटर्स (Actuators) में Electric क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र दोनों में force या Motion प्रदान करना शामिल है। Electromagnetic Actuator का एक उदाहरण solenoid valve है। ऐसे एक्चुएटर का diagram नीचे दिया गया है-

Electromagnetic actuator

 

 

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