電動驅動器：其工作原理及選用方法
選擇正確的電動驅動閥對於流體控制系統的效率與耐用性非常重要。若不了解電動閥驅動器的運作方式、特性與用途，選擇合適產品將變得困難。本指南將說明什麼是電動驅動閥、電動閥驅動器的關鍵功能、在各產業中的常見應用、選購時應考慮的重要特點，以及如何根據實際需求挑選最合適的產品。讓我們開始吧！
什麼是電動驅動閥？
電動驅動閥是一種利用電動馬達控制閥門開關的閥門類型。它由兩個部分組成：電動驅動器與閥門本體。電動驅動器的核心功能是將電能轉換為機械運動，透過馬達與齒輪系統合作，實際改變閥門的位置。而閥門本身則是機械裝置，用來啟動、關閉或調節管線或通道中物質的流動。
在業界中，「馬達閥（Motor Valve）」與「電動驅動閥（Electric Actuator Valve）」常被交替使用，因為電動驅動器的運作依賴馬達。當你聽到某個閥門由電動驅動器操作，基本上就是由馬達控制的閥門。
電動閥驅動器廣泛應用於需要遠端或自動控制的場景，特別適合於難以接觸或分布範圍廣的管線系統。它能提升操作安全性與效率，尤其在以下應用中扮演關鍵角色：工業工廠、輸送管線、大型基礎建設，如水處理與污水處理系統、HVAC 系統、石油天然氣作業、化工處理，以及食品與飲料產業。
歷凱提供的電動驅動器
我們同時提供電動閥，包含QUEEN 系列與 JS 系列。這些電動閥可依您的需求客製化搭配蝶閥、三通球閥，以及螺紋式或法蘭式球閥，滿足各種應用需求。
如何選擇電動驅動器
選擇正確的電動閥驅動器對於確保閥門運作的穩定性與效率非常關鍵。從扭力與電源需求，到安裝環境條件，都需要綜合考量。以下是幫助您根據實際應用做出最佳選擇的完整指南：
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扭力與電力需求
驅動器必須具備足夠的扭力，才能順利打開與關閉閥門。啟動扭力（breakaway torque，初次啟動所需的力量）通常會比運行扭力來得高。如果驅動器扭力不足，閥門將無法正常運作。
除了扭力之外，也必須考慮電源類型。電動驅動器可以是直流（12V、24V）或交流（24V、110V、220V、380V、440V），請確保安裝地點的電壓與驅動器相符。
安裝前，應確認閥門所需的最大扭力小於驅動器的輸出扭力。為了安全起見，建議套用 1.3 的安全係數，也就是將閥門最大扭力乘以 1.3，得出驅動器應至少提供的扭力。
例如：若 5 吋閥門的最大扭力為 80 Nm，乘以 1.3 得到 104 Nm。若驅動器輸出為 150 Nm，即適合使用；若僅為 90 Nm，則不建議安裝。
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閥門相容性
並非所有驅動器都適用於所有閥門。為確保能正確安裝，請確認驅動器是否符合 ISO 5211 安裝標準，這能讓您更輕鬆地在不同品牌之間更換。也要檢查輸出軸與閥桿的連接方式，以及法蘭尺寸與螺栓孔距。有些驅動器會因為扭力與尺寸不同，而需特定法蘭或轉接座。
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環境與安全條件
驅動器所處的操作環境會直接影響其壽命與效能。需評估以下因素：
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溫度範圍：確認驅動器是否能在極端高溫或低溫下運作。
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防護等級（IP等級）：衡量設備對粉塵與水的防護能力。IP54 提供防塵與潑水保護；IP67 則提供完全防塵與短時間浸水保護。
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危險環境：若使用於有易燃氣體或粉塵的區域，需檢查是否具備 ATEX 認證，確保防爆安全。
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控制方式
您希望如何控制驅動器？根據應用場景不同，可選擇下列控制類型：
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開關控制（On/Off）：最基本的開與關操作。
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三點控制（3-Point）：允許分段式調整閥門開度。
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比例式控制（Modulating / DPS）：可精確調整閥門角度（0°–90°），適用於流量需變化的應用。
若系統需要精細控制流量（如化學劑定量、HVAC 系統），則建議選用模擬控制型驅動器。
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材質選擇
驅動器外殼材質需依據使用環境、系統壓力及所控制的流體選擇：
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塑膠：輕巧、耐腐蝕，但不適合重載使用。
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鋁合金：堅固且耐熱，適合工業應用。
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不鏽鋼：耐腐蝕性最強，適用於化工等高腐蝕環境。
電動閥驅動器如何運作？
電動閥驅動器的工作原理是將電能轉換為機械能來控制閥門的位置。當驅動器接收到電氣信號時，馬達開始運作，產生旋轉運動。此運動會通過減速齒輪系統轉換為所需的扭力與速度，進一步驅動閥門至所需位置（全開、全關，或部分開啟以調節流量）。
為確保精準控制，多數驅動器內部會配置感測器，即時監控閥門位置與施加的扭力，並持續將數據回傳至控制系統，以達成安全、穩定且高效的運作。
電動驅動器的動作類型
電動閥驅動器根據不同的閥門設計，主要有兩種動作類型：
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旋轉式（Quarter-Turn）驅動器：用於球閥、蝶閥和塞閥等需旋轉90度來啟閉的閥門。這類驅動器動作快速、高效，適用於自動化系統。
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直線式驅動器：用於閘閥與截止閥，通過驅動閥桿直線運動來控制流量，適用於需要精密節流或較大操作力的應用場景。
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彈簧復位式驅動器：內部利用彈簧與齒條裝置確保在斷電時仍能復位至預設安全位置，無需外部電源即可動作。
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多迴轉電動驅動器：用於需多圈旋轉才能開啟的閥門，如大型閘閥或截止閥，能提供高扭力，適合重負載或長行程操作。
電動閥驅動器的功能特性
為確保穩定運作並避免故障，電動閥驅動器常具備下列可靠性功能：
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失效保護機制
失效保護功能確保在斷電或系統故障時，閥門能自動移動至預設的安全位置（開啟或關閉）。這對防止事故發生與維持系統穩定性至關重要。失效保護機制可透過以下方式實現：
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彈簧復位系統：利用機械彈簧，在斷電時將閥門驅動至安全位置。
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電池備援系統：使用可充電電池，在停電期間提供足夠電力將閥門移至安全位置。
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手動操作功能
手動操作功能允許操作人員在驅動器失效或停電時，以手動方式控制閥門。此功能通常透過機械手輪或把手實現，方便手動調整閥門位置，確保系統能繼續運行或安全停機。
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限位開關
限位開關是一種電機機械元件，用於偵測並發出閥門是否已完全開啟或關閉的訊號。它們透過與驅動器同步轉動的凸輪進行控制，在閥門達到預設位置時自動切斷電源，避免閥門或驅動器因過度移動而受損。有些驅動器還配有可調式凸輪，方便依據實際需求調整閥門行程範圍。
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扭力感測器
扭力感測器可監控驅動器運作時所施加的力量。如果扭力超出預設上限（例如因為卡阻或閥門卡死），驅動器會自動停止運作，防止損壞。這項保護功能能確保驅動器與閥門在安全範圍內運行。
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工作週期
工作週期表示驅動器在單一時間週期內可運轉的比率，以百分比表示。計算方式為運轉時間除以整體週期（運轉時間加上休息時間）。例如：若驅動器運轉 30 秒，休息 30 秒，則工作週期為 50%。
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位置回饋（電位計）
電位計提供一個反饋訊號，用來顯示閥門目前的位置或開啟百分比。這讓控制系統或操作人員能即時監控閥門的開啟或關閉程度，有助於提高控制精度與系統自動化效能。
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比例控制器
比例控制單元使驅動器能根據輸入訊號精準控制閥門的開啟程度，並反饋閥門當前位置訊號，有助於流量的精密調節。輸入與輸出皆可使用電壓或電流訊號。常見電壓訊號有 1–5V、0–5V、2–10V、0–10V，常見電流訊號則有 4–20mA 與 0–20mA。
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內建加熱器
內部加熱器可提升驅動器內部溫度，避免潤滑脂在寒冷環境中結塊。它也能降低內部濕氣，預防潮濕導致的故障或腐蝕，尤其適合戶外或惡劣環境中使用。
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馬達過熱保護
驅動器內部的馬達配有熱保護系統，當溫度過高時可自動停機或調節運轉方式，防止馬達過熱受損或燒毀，延長使用壽命。
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現場控制裝置
操作人員可在現場切換驅動器至本地控制模式（如開、關、停止），便於維修與緊急處理。
電動驅動器的優勢
無論是水處理、化學製程或HVAC系統，電動驅動器都具備以下效益：
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遠程操作
電動驅動器最大的優勢之一就是可遠端控制。它們能從集中系統進行操作與監控，讓操作人員無需實際接觸閥門就能檢查效能與進行調整。這對於大型工廠、危險區域或難以接近的裝置特別實用，可避免現場干預的風險。
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精準控 制
電動驅動器可以精確地控制閥門開啟或關閉的位置與速度，這對於自動化系統中流量控制至關重要。透過程式設定，它們可實現平穩而精細的操作。
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低維護成本
與氣動或液壓系統相比，電動驅動器的可動零件較少，因此磨損較低。它們不需要潤滑油，減少污染風險，也降低維護成本。安裝後能長時間穩定運行，適合長期使用，是具成本效益的選擇。
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高能源效率
電動閥驅動器的另一大優勢是能源效率高。與氣動或液壓驅動器相比，它們耗能明顯較少，特別適用於對能源節約有要求的應用。有些型號還具備變速控制功能，能根據需求自動調節輸出，進一步節省能源。
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清潔與低噪音
不像氣動或液壓驅動器需依賴空氣壓縮機或液壓泵，電動驅動器操作過程乾淨又安靜。沒有液壓油或壓縮空氣洩漏的風險，且噪音低，特別適合對潔淨度與低噪音有要求的環境。