Leistung. Wattzahl. Energieverbrauch. All diese Begriffe können verwendet werden, wenn es um den Energieverbrauch von elektrischen Linearantrieben geht. Aber was bedeuten sie genau und wie berechnet man den Energieverbrauch eines 12V-Gleichstrommotors oder eines beliebigen Motors/Linearantriebs? Genau das wollen wir Ihnen in diesem Artikel zeigen.
Stromaufnahme von Linearantrieben
Elektrische Linearantriebe, die von Progressive Automations hergestellt werden, verwenden Gleichstrommotoren. Je nach der Kraft, die der Linearantrieb aufbringen kann, variiert die Größe des Gleichstrommotors. Je höher die Kraft, desto größer der Gleichstrommotor.
Gleichstrommotoren mit einer niedrigen Stromaufnahme werden typischerweise im Antrieb mit einer niedrigeren Kraftbewertung verwendet – das Gleiche gilt für einen Gleichstrommotor mit einer höheren Stromaufnahme für Antriebe mit höheren Kraftbewertungen. Die Stromaufnahmewerte werden als Schwellenwert für den maximalen Strom angegeben, den der Gleichstrommotor ziehen wird, wenn eine Kraft gleich der Nennkraft eines Antriebs angewendet wird.
Zum Beispiel hat ein vorrätiges PA-04-400LB-Modell eine Last von 400 lbf und eine Nennstromaufnahme von 12 A. In diesem Fall beträgt die Stromaufnahme 12 A bei einer Eingangsspannung von 12 VDC, wenn 400 lbf auf den Antrieb angewendet wird. Obwohl 12 A bei 400 lb der Nennwert ist, kann der Anwendungsfall des Antriebs in Ihrer Anwendung dazu führen, dass eine niedrigere Kraft angewendet wird. Allerdings könnte die Stromaufnahme des Restes Ihres Systems (d.h. Steuerbox, aktive Sensoren usw.) zu einer höheren Gesamtstromaufnahme des Systems führen, was bedeutet, dass der Energieverbrauch des Gleichstrommotors höher sein wird.
Dateninterpolation
Lassen Sie uns ein Szenario durchspielen, in dem eine Kraft von 150 lbf auf das PA-04-400LB-Modell angewendet wird, um die Stromaufnahme aus einem Diagramm abzulesen. Unten ist ein Diagramm von Last versus Strom. Wir müssen eine Gleichung erstellen, um die Stromaufnahme bei einer bestimmten Kraftbewertung zu interpolieren.
Die Stromaufnahme ohne Last beträgt 4 A und die Stromaufnahme bei voller Last beträgt 12 A. Was wir sehen, ist eine direkte lineare Beziehung zwischen einer Erhöhung der Last und einer Erhöhung der Stromaufnahme. Da es sich um eine lineare Beziehung handelt, können wir eine Gerade-Gleichung anwenden:
y = mx + b
Wo,
y = Strom (A) bei 12VDC
x = Last (lbs)
m = Steigung der 400lbs PA-04 Strom-gegen-Last-Linie
b = Stromaufnahme ohne Last des PA-04
Da wir alle Werte für y, b haben, müssen wir m bestimmen. Um m zu finden, müssen wir zwei willkürliche Punkte auf der Steigung auswählen. Wir verwenden die Werte ohne Last und mit voller Last für y und x. Verwenden Sie die folgende Gleichung, um m zu bestimmen.
Jetzt können wir die Stromaufnahme bei 150 lbs Kraft berechnen, indem wir sie in die Gerade-Gleichung einsetzen.
Wenn Sie die obige Gleichung mit einer Last von 150 lbs verwenden, wird die Stromaufnahme auf 7 A berechnet.
Energieverbrauch berechnen
Der Energieverbrauch Ihres Linearantriebs basierend auf idealen und tatsächlichen Werten kann aufgrund externer Faktoren variieren, wie z.B.:
- Umgebungstemperatur.
- Betriebsbedingungen.
- Abweichungen in der Motorbauweise.
- Verwendung von Steuergeräten von Drittanbietern.
- Tatsächlich angewendete Kraft.
Idealer Energieverbrauch
Die grundlegende Gleichung zur Berechnung des Energieverbrauchs lautet:
Leistung = Spannung * Strom
Wenn wir den Energieverbrauch des PA-04-400LBS berechnen wollen, wenn eine Last von 150 lbs angewendet wird, können wir die berechnete Stromaufnahme von 7 A in die Gleichung einsetzen.
Mit der obigen Formel zur Berechnung des Energieverbrauchs beträgt der berechnete Energieverbrauch bei 150 LB für den PA-04-400LB 84 W. Das bedeutet, dass Sie verschiedene Modelle oder mehrere Linearantriebe innerhalb eines Systems vergleichen können, um den Energieverbrauch zu bestimmen und ob er den Anforderungen Ihrer Anwendung entspricht. Andernfalls können Sie immer die Last verringern, sich für einen energieeffizienten Linearantrieb entscheiden oder die Gesamtstromaufnahme Ihres Systems reduzieren. Der oben berechnete Leistungswert ist jedoch theoretisch. Lassen Sie uns also eine echte Messung berechnen.
Tatsächlicher Energieverbrauch
Um eine echte Messung des Energieverbrauchs des Linearantriebs unter kontinuierlicher Bewegung mit einer festen angewendeten Last zu erhalten, benötigen Sie ein Voltmeter und ein Amperemeter, um die tatsächliche Eingangsspannung und die Stromaufnahme zu messen.
Zum Beispiel kann die Eingangsspannung 12,2 VDC betragen und die Stromaufnahme kann 7,4 A betragen. In diesem Fall beträgt der Energieverbrauch 90,3 W (wenn die oben beschriebene Formel zur Berechnung des Energieverbrauchs verwendet wird). Durch den Vergleich der tatsächlichen mit der idealen Stromaufnahme können wir die prozentuale Änderung zwischen den beiden Werten bestimmen.
Tatsächlicher Energieverbrauch = 90,3 W
Idealer Energieverbrauch = 84 W
Für eine Differenz von 6,3 W gibt es einen Anstieg der Leistung um 7,6 % basierend auf dem idealen Wert im Vergleich zum tatsächlichen Wert.
Passen Sie Ihr System entsprechend an
Mit diesen Berechnungen zum Energieverbrauch können Sie sicher und genau die Anforderungen an die Energie in Ihrem System messen, um eine ausreichende Energieverteilung und Sicherheitsmaßnahmen zu ermöglichen, die angewendet werden können. Möglicherweise müssen Sie entweder Ihre Last, den Linearantrieb oder die Stromversorgung des Linearantriebs anpassen, um sicherzustellen, dass alles funktioniert, ohne die Grenzen zu überschreiten.
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