القدرة. الواطية. استهلاك الطاقة. تُستخدم كل هذه المصطلحات عند مناقشة استهلاك القدرة في المشغلات الخطية الكهربائية. لكن ماذا تعني بالضبط وكيف تحسب استهلاك القدرة لمحرك تيار مستمر بجهد 12 فولت أو لأي محرك/مشغل خطي؟ هذا بالضبط ما نهدف إلى عرضه لك في هذه المقالة.
سحب التيار في المشغلات الخطية
المشغلات الخطية الكهربائية التي تصنّعها Progressive Automations تستخدم محركات تيار مستمر (DC). وبحسب القوة التي يمكن أن يطبقها المشغل الخطي، يختلف حجم محرك التيار المستمر. فكلما زادت القوة، كبر حجم محرك التيار المستمر.
تُستخدم محركات التيار المستمر ذات سحب التيار المنخفض عادةً في مشغل ذي تقييم قوة أقل – وينطبق الأمر نفسه على محرك تيار مستمر بسحب تيار أعلى للمشغلات ذات تقييمات القوة الأعلى. تُقدَّم تقييمات سحب التيار كحد أقصى للتيار الذي سيسحبه محرك التيار المستمر عند تطبيق قوة مساوية لقوة المشغل المُقَيَّمة.
على سبيل المثال، يملك طراز PA-04-400LB المتوفر في المخزون حمولة قدرها 400lbf وتقييم سحب تيار يبلغ 12A. في هذه الحالة، عندما تُطبَّق 400lbf على المشغل، سيكون سحب التيار 12A مع دخل 12VDC. وعلى الرغم من أن 12A عند 400lbs هو القيمة المقيمة، فقد يؤدي سيناريو استخدام المشغل في تطبيقك إلى تطبيق قوة أقل. ومع ذلك، قد يتسبب سحب التيار لبقية نظامك (مثل صندوق التحكم، الحساسات الفعالة، إلخ) في زيادة إجمالي سحب التيار للنظام، ما يعني أن استهلاك قدرة محرك التيار المستمر سيكون أعلى.
استيفاء البيانات
دعونا نجري سيناريو حيث تُطبَّق قوة مقدارها 150lbf على طراز PA-04-400LB لنرى قراءة سحب التيار من رسم بياني. بالأسفل رسم بياني بين الحمولة والتيار. سنحتاج إلى إنشاء معادلة لاستيفاء سحب التيار عند قيمة قوة محددة.
تيار عدم الحمولة هو 4A، والتيار عند الحمولة الكاملة هو 12A. ما نراه هو علاقة خطية مباشرة بين زيادة الحمولة وزيادة سحب التيار. وبما أنها علاقة خطية، يمكننا تطبيق صيغة الخط المستقيم:
y = mx + b
حيث:
y = التيار (A) عند 12VDC
x = الحمولة (lbs)
m = ميل خط علاقة التيار مقابل الحمولة لطراز PA-04 بسعة 400lbs
b = سحب التيار بدون حمولة لطراز PA-04
بما أن لدينا جميع القيم لـ y و b، نحتاج إلى تحديد m. لإيجاد m، نحتاج إلى اختيار نقطتين اعتباطيتين على المنحنى. سنستخدم قيم عدم الحمولة والحمولة الكاملة لكل من y و x. استخدم المعادلة أدناه لتحديد m.
الآن يمكننا حساب سحب التيار عند قوة مقدارها 150lbs بإدخالها في صيغة الخط المستقيم.
عند استخدام المعادلة أعلاه مع حمولة مقدارها 150lbs، يُحتسب سحب التيار بقيمة 7A.
حساب استهلاك القدرة
قد يختلف استهلاك القدرة في مشغلك الخطي بين القيم المثالية والفعلية بسبب عوامل خارجية مثل:
- درجة حرارة البيئة المحيطة.
- ظروف التشغيل.
- اختلافات في بنية المحرك.
- استخدام معدات تحكم من طرف ثالث.
- القوة المطبقة فعلياً.
الاستهلاك المثالي للقدرة
المعادلة الأساسية لحساب استهلاك القدرة كما يلي:
القدرة = الجهد * التيار
إذا أردنا حساب استهلاك القدرة لطراز PA-04-400LBS عند تطبيق حمولة 150lbs، فيمكننا إدخال قيمة سحب التيار المحسوبة 7A في المعادلة.
باستخدام صيغة استهلاك القدرة أعلاه، تكون القدرة المحسوبة عند 150LB لطراز PA-04-400LB هي 84W. يعني هذا أنه يمكنك مقارنة نماذج مختلفة أو عدة مشغلات خطية ضمن نظام واحد لتحديد استهلاك القدرة وما إذا كان يلائم متطلبات تطبيقك. وإن لم يكن، يمكنك دائماً تقليل الحمولة، أو اختيار مشغل خطي موفّر للقدرة، أو تقليل سحب التيار الإجمالي لنظامك. ومع ذلك، فإن قيمة القدرة المحسوبة أعلاه نظرية، فلنحسب قياساً فعلياً.
الاستهلاك الفعلي للقدرة
للحصول على قياس حقيقي لاستهلاك قدرة المشغل الخطي أثناء الحركة المستمرة مع حمولة ثابتة مطبقة، ستحتاج إلى فولتمتر وأميتر لقياس جهد الدخل الفعلي وسحب التيار.
على سبيل المثال، قد يكون جهد الدخل 12.2VDC وقد يكون سحب التيار 7.4A. في هذه الحالة، سيكون استهلاك القدرة 90.3W (عند استخدام صيغة استهلاك القدرة الموضحة أعلاه). بمقارنة السحب الفعلي للتيار بالمثالي، يمكننا تحديد نسبة التغير بين القيمتين.
الاستهلاك الفعلي للقدرة = 90.3W
الاستهلاك المثالي للقدرة = 84W
لفارق قدره 6.3W، هناك زيادة في القدرة بنسبة 7.6% مقارنة بالقيمة المثالية عند قياسها بالقيمة الفعلية.
اضبط نظامك وفقاً لذلك
مع هذه الحسابات لاستهلاك القدرة، يمكنك حينها قياس متطلبات القدرة في نظامك بأمان وبشكل دقيق للسماح بتوزيع قدرة كافٍ وتطبيق تدابير السلامة اللازمة. قد تجد أنك بحاجة إلى ضبط الحمولة أو المشغل الخطي أو مزود طاقة المشغل الخطي لضمان عمل كل شيء دون تجاوز الحدود.
يرجى الاتصال بنا على 1-800-676-6123 أو مراسلة فريقنا عبر البريد الإلكتروني على sales@progressiveautomations.com إذا كانت لديك أي أسئلة إضافية.