Při výběru správného napětí aktuátoru je zásadní zvážit počet proměnných, které mu umožní fungovat na plný potenciál. Mezi tyto hlavní faktory patří dostupný proud aktuátoru, napětí, výkon (tj. výběr vhodného zdroje napájení), úbytky napětí a také rychlost a síla, které od lineárního aktuátoru požadujete.
Navíc není důležité jen množství dodávaného napětí, ale také jeho kvalita. Znalost rozdílu mezi neregulovaným napájecím zdrojem, lineárním napájecím zdrojem a spínaným napájecím zdrojem by vám v tomto ohledu mohla ušetřit peníze. Místo abyste se zmátli v množství rozmanitých technických informací online, náš základní průvodce vás provede všemi elektrotechnickými aspekty, abyste měli k dispozici znalosti potřebné k nejlepšímu rozhodnutí o koupi.
Dostupnost napájení
Napětí akčního členu lze dodat dvěma způsoby – buď pomocí velké baterie, nebo, častěji, ze zdroje napájení. Lineární napájecí zdroje přijímají střídavý proud (AC) a odesílají stejnosměrný proud (DC) pomocí série kroků takto:
- Střídavý proud prochází snižovacím transformátorem, aby se snížilo napětí.
- Plný můstkový usměrňovač odstraňuje zápornou polaritu střídavého signálu.
- Obvod sestávající z paralelně zapojených kondenzátorů vyhlazuje signál a vytváří výstupní napětí podobné stejnosměrnému proudu.
- Regulátor vytváří specifické konstantní výstupní napětí.
Neregulované napájecí zdroje nemají regulační obvod, a proto produkují zvlněné výstupní napětí, což je nežádoucí, pokud požadujete přesné napětí. Pokud však potřebujete cenově dostupné řešení pro nízkonapěťový zdroj elektrického aktuátoru, pak je neregulovaný napájecí zdroj tou správnou volbou.
Lineární napájecí zdroje nebývají vysoce účinné, protože při snaze regulátoru snížit napětí a udržet ho konstantní rozptylují velké množství tepla. Proto je při volbě napětí pro akční člen nejlepší zvolit spínaný zdroj.
Spínané napájecí zdroje
Spínané zdroje využívají k vytváření specifického výstupního napětí polovodičové spínací techniky na rozdíl od lineární regulace. Jsou mnohem účinnější (tj. menší odvod tepla) a často lehčí díky použití menšího transformátoru.
Počet aktuátorů
Je také důležité zvážit, kolik lineární aktuátory chcete použít při výběru napájeníPokud jsou lineární aktuátory zapojeny sériově, napětí aktuátoru z napájecího zdroje se mezi nimi sdílí. Například pokud máte dva lineární aktuátory 12 VDC zapojené sériově a připojené k napájecímu zdroji 12 VDC, každý lineární aktuátor by přijímal pouze 6 VDC, což by znamenalo, že aktuátory běží na polovinu své kapacity – což není ideální.
Naopak, paralelní zapojení těchto dvou lineárních aktuátorů by jednoduše zdvojnásobilo odběr proudu, ale napětí by zůstalo stejné, což je v pořádku, pokud není překročen jmenovitý proud vašeho napájecího zdroje. Pokud je třeba napájet více než jeden lineární aktuátor, zejména pokud se liší elektrickými vlastnostmi, je vhodné použít pro každý z nich samostatné napájecí zdroje.
Poklesy napětí
V některých případech mohou být napájecí zdroj a lineární aktuátor umístěny poměrně daleko od sebe, což vyžaduje dlouhý kabel. To může způsobit úbytek napětí na kabelu v důsledku vnitřního odporu vodiče. Základní rovnice pro výpočet úbytku napětí na kabelu je následující:
Kde:
– úbytek napětí [V].
– délka kabelu [m].
– proud [A].
– měrný odpor mědi [Ω∙mm2/m].
– průřez kabelu [mm2].
Například se používá lineární aktuátor s napětím 12 VDC a proudem 8 A (plné zatížení). Používá se napájecí zdroj s jmenovitým napětím 12 VDC a proudem 10 A, ale s 50m měděným kabelem (4 mm2 plocha průřezu) připojená k lineárnímu aktuátoru. Podle výše uvedené rovnice je úbytek napětí 1,7 V při použití odporu 0,017*. Lineární aktuátor by tedy běžel pouze při dodávaném napětí 10,3 V.
*Merzibilní odpor mědi při 20°C, čímž by se úbytek napětí zvýšil přibližně o 0,4 % za zvýšení °C.
Tento úbytek napětí může být mnohem vyšší, pokud vezmete v úvahu korekční tabulky, úbytky napětí v interním regulátoru/ovladači a další elektrické ztráty způsobené kabelovými konektory. Proto byste při výběru správného napětí pro váš lineární aktuátor měli zvážit úbytky napětí.
Jedním ze způsobů, jak minimalizovat úbytek napětí, je zvětšit průřez kabelu, čímž se sníží vnitřní odpor. Alternativně lze kabely uložit do země, aby se zabránilo přímému slunečnímu záření a kolísání úbytků napětí v důsledku měnících se teplot kabelu během dne.
Dále níže uvedený graf ukazuje důležitost použití měděného kabelu oproti ocelovému nebo hliníkovému kabelu. měděný kabel má nejnižší úbytek napětí po celé své délce.
Rychlost a síla
Pomalejší lineární aktuátory obecně znamenají vyšší výstupní sílu a naopak. Vyšší napětí je však jedním z ukazatelů, které znamenají, že motor lineárního aktuátoru je výkonnější a může z něj vycházet větší síla. Naopak nízkonapěťový elektrický aktuátor lze také spárovat s převodem pro zrychlení lineárního aktuátoru nebo zvýšení jeho výstupní síly.
V obou případech je důležité zvolit správné napětí aktuátoru, aby mohl pracovat na maximální výkon. Během provozu lze poté v případě potřeby snížit rychlost a sílu pomocí regulátoru.
Možnosti progresivní automatizace
Existují dvě hlavní možnosti – vybrat si napájecí zdroj se správným napětím pro váš lineární aktuátor nebo zvolit lineární aktuátor s přizpůsobeným napětím (aktuátor s proměnným napětím), který je vhodný pro váš napájecí zdroj. V druhém případě společnost Progressive Automations nabízí primárně lineární aktuátory s napětím 12 VDC, ale existují modely s napětím až 24 VDC, 36 VDC a 48 VDC. Kromě toho lze PA-12 přizpůsobit na 7,5 VDC, pokud se používá nízkonapěťový elektrický napájecí zdroj aktuátoru.
Společnost Progressive Automations nabízí také napájecí zdroje vhodné pro své lineární aktuátory, což zjednodušuje proces výběru. Jak již bylo zmíněno, ujistěte se, že napájecí zdroj má dostatečně vysoké napětí pro provoz lineárního aktuátoru. Pokud je aktuátor dimenzován na 12 VDC, použijte napájecí zdroj 12 VDC, za předpokladu, že jsou blízko sebe, v opačném případě zvolte zdroj s vyšším napětím, abyste zohlednili ztráty. Také se ujistěte, že proud napájecího zdroje je vyšší než odběr proudu lineárního aktuátoru při plném zatížení, jinak riskujete přehřátí napájecího zdroje.
Závěr
Je zřejmé, že výběr správného napětí pro váš pohon zajistí jeho efektivní provoz a jeho jmenovitou rychlost a sílu. Vědomím si, že je třeba dbát na úbytky napětí na kabeláži, typ použitého zdroje napájení a požadovanou rychlost/sílu, si můžete být jisti, že děláte správné rozhodnutí.