Die Elektroindustrie verwendet viele verschiedene Begriffe, um die Bewertungen und Anforderungen elektronischer Geräte zu beschreiben. Zum Beispiel haben Sie möglicherweise ein Etikett eines Netzteils mit einer Stromstärke von "20 A", einer Ausgangsspannung von "12 VDC" und einer Beschreibung gesehen, die "240 W" in Watt angibt. Das Verständnis der Bedeutung dieser Arten von Bewertungen ist besonders wichtig, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen und die Anforderungen an die elektrische Sicherheit zu erfüllen, wenn Aktuatoren zusammen mit anderen elektrischen Komponenten integriert werden. In diesem Artikel werden wir den Unterschied zwischen Ampere, Volt und Watt beim Arbeiten mit elektrischen Linearantrieben behandeln.
Verstehen von Ampere: Messung des Stromflusses
In der Elektroindustrie stellt der Strom den Volumenfluss von Elektronen dar und verwendet Ampere (A) oder "Ampere" als Maßeinheit. Der elektrische Strom, der in Ampere ausgedrückt wird, bezieht sich darauf, wie viele Coulombs von Elektronen pro Sekunde durch den Pfad eines Stromkreises fließen.
1 Coulomb ≈ 6.241.509.074.460.762.607 Elektronen
1 Coulomb ≈ 6,24 × 10^18 Elektronen
1 A ≈ 1 Coulomb/Sekunde
Daher:
1 A ≈ 6,24 × 10^18 Elektronen/Sekunde
Eine weitere Analogie, um den Fluss von Elektrizität durch Drähte zu visualisieren, ist, sich Wasser vorzustellen, das durch Rohre fließt. Anstelle der Elektronen pro Sekunde, die in Ampere (A) gefunden werden, kann Wasser, das durch Rohre fließt, mit Einheiten wie Litern pro Sekunde (l/s) gemessen werden.
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Definition von Volt: Elektrische Potentialdifferenz
Volt (V) ist die Maßeinheit für Spannung, die die elektrische Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis darstellt. Diese Potentialdifferenz ist es, die die Fähigkeit ermöglicht, Arbeit zu verrichten, wie z.B. eine Glühbirne zu beleuchten oder einen Linearantrieb hin und her zu bewegen. Je nachdem, ob ein Aktuator AC oder DC war, finden Sie möglicherweise, dass ihre Spannung als "VAC" oder "VDC" aufgeführt ist.
J = Die Einheit der Energie, die als "Joule"
Spannung = Potentielle Energie/ Elektronen
Daher:
1 V = 1 J/ 1 Coulomb
Eine weitere Analogie, um die elektrische Potentialdifferenz zwischen den (+) positiven und (-) negativen Anschlüssen einer Batterie zu visualisieren, ist, sich eine Wasserpumpe vorzustellen, die einen Unterschied im Wasserdruck verursacht. Anstelle von chemischen Prozessen innerhalb einer Batterie, die das Potenzial für Elektronen schaffen, von einem Anschluss zum anderen zu fließen, haben Wasserpumpen das Potenzial, Wasser auf einer Seite anzusaugen und durch den Ausgangsschlauch zu drücken.
Die Bedeutung von Ohm: Elektrischer Widerstand
In der Elektroindustrie ist ein Ohm (Ω) eine Einheit, die zur Messung des elektrischen Widerstands einer Last innerhalb eines bestimmten Stromkreises verwendet wird. Jedes Bauteil, das den Fluss des elektrischen Stroms in einem Stromkreis behindert oder verlangsamt, kann als Last betrachtet werden und verursacht einen gewissen elektrischen Widerstand.
Widerstand (Ω) = ρ ℓ/ A
Wo:
ρ = die elektrische Widerstandsfähigkeit eines Materials, gemessen in Ohm-Metern (Ω·m)
ℓ = Drahtlänge in Metern (m)
A = Querschnittsfläche des Drahtes (m^2)
Eine weitere Analogie, um den elektrischen Widerstand zu visualisieren, ist, sich Wasser vorzustellen, das durch Rohre unterschiedlicher Größe fließt. Dünne Drähte durch dickere Drähte zu ersetzen, um den elektrischen Widerstand zu verringern, ist wie das Ersetzen von schmalen Rohren durch breitere Rohre, damit Wasser mit weniger Einschränkungen fließen kann. Auch längere Drähte verursachen mehr elektrischen Widerstand, genau wie längere Rohre zu einem restriktiveren Wasserfluss führen, aufgrund des größeren Energieübertragungsverlusts.
Entdeckung von Watt: Leistungsberechnung
Watt (W) ist eine Einheit zur Messung der elektrischen Leistung, die berechnet werden kann, indem Spannung (V) und elektrischer Strom (I) multipliziert werden. Sowohl die Spannung als auch der Strom mit zwei Messgeräten gleichzeitig zu messen, ermöglicht es dem Benutzer, die notwendigen Parameter zur Berechnung des Energieverbrauchs der von einem Aktuator zu einem bestimmten Zeitpunkt gezogenen Watt zu erhalten. Dies dient dazu, die Menge an Arbeit zu bestimmen, die über einen bestimmten Zeitraum (Joule pro Sekunde) geleistet wird. Die Beziehungen zwischen Leistung, Strom und Spannung finden sich im Watt'schen Gesetz, wie unten dargestellt:
P = V × I
Leistung = Spannung × Strom
1 W = (1 V) × (1 A)
1 W = (1 J/ 1 Coulomb) × (1 Coulomb/ Sekunde)
1 W = 1 J/ Sekunde
Eine weitere Analogie, um elektrische Leistung zu visualisieren, ist, sich fließendes Wasser vorzustellen, das Energie erzeugt, indem es aus einer bestimmten Höhe fällt und auf ein Wasserrad landet. Anstelle des Flusses von Elektrizität, der Arbeit von einem DC-Motor verrichtet, verursacht der Fluss von fallendem Wasser die Drehbewegung eines Wasserrades, das zum Mahlen von Getreide zu Mehl verwendet werden kann.
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Berechnung und Messung elektrischer Parameter
Die Beziehungen zwischen Spannung, Strom und Widerstand finden sich im Ohmschen Gesetz, wo:
Spannung = Strom × Widerstand
V = I × R
I = V/ R
R = V/ I
Unter bestimmten Bedingungen können diese Formeln auch in Kombination mit denen im Watt'schen Gesetz verwendet werden, um einen Stromkreis zu analysieren, und sind sehr hilfreich, wenn es darum geht, eine fehlende Variable oder einen fehlenden Parameter zu berechnen. Dies kann manchmal auf die Einschränkungen zurückzuführen sein, welche Variablen sicher oder bequem gemessen werden können. Diese Formeln sind auch nützlich, falls ein Messinstrument bestimmte Variablen mit größerer Genauigkeit messen kann als andere.
Multimeter sind vielleicht das häufigste Messinstrument im elektrischen Bereich aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Fähigkeit, die meisten der elektrischen Parameter zu messen, die wir benötigen. Da Multimeter mit unterschiedlichen Funktionen, Bereichseinstellungen und Anforderungen an die Portkonfiguration ausgestattet sein können, ist es wichtig, Ihr Multimeter gemäß der Bedienungsanleitung und den Empfehlungen des Herstellers korrekt zu konfigurieren, bevor Sie eine Messung durchführen.
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Ein DMM (Digitales Multimeter) in einem Stromkreis ermöglicht einen direkteren Kontakt, was zu größerer Genauigkeit und präzisen Messungen des Stromverbrauchs führt. Zangenmessgeräte sind nicht ideal für plötzliche Anstiege oder Abfälle des Stroms und sind im Allgemeinen weniger genau im Vergleich zu einem digitalen Multimeter; sie werden jedoch unter bestimmten Bedingungen zu nützlichen Messinstrumenten. Zangenmessgeräte sind praktischer, da sie sich leicht um Drähte legen lassen, während ein DMM erfordert, dass der Benutzer seinen Stromkreis unterbricht, um sein DMM inline zu platzieren, um den Strom zu messen. Wenn der Stromfluss kontinuierlich ist, können Zangenmessgeräte auch verwendet werden, um zu versuchen herauszufinden, ob ein elektrischer Aktuator blockiert oder fehlerhaft ist.
Verwendung von Ampere, Volt und Watt in praktischen Anwendungen
Jetzt, da wir die Grundlagen abgedeckt haben, können wir dieses Wissen anwenden, wie wir die Komponenten auswählen, die wir mit Aktuatoren verwenden werden. Bei der Auswahl eines Netzteils und/oder Steuerbox müssen wir sicherstellen, dass diese Geräte Modelle sind, die den gleichen Spannungswert wie die Betriebsspannung unseres gewählten Aktuators ausgeben. Wir müssen auch überprüfen, dass der Aktuator, den wir verwenden werden, einen Stromverbrauch hat, der kleiner oder gleich dem ist, was das Netzteil und/oder die Steuerbox bewerten, um damit umzugehen.
Wenn Sie ein Netzteil oder einen Controller für einen DC-Aktuator ersetzen möchten, der kein Etikett hat (oder keine Informationen), messen Sie den Spannungsabfall zwischen seinen beiden Anschlüssen mit einem Multimeter. Überprüfen Sie dann, wie viele Ampere der Motor bei voller Last zieht. Dies hilft, ein besseres Verständnis für den elektrischen Energieverbrauch des Aktuators zu erhalten und welche Bewertungen zu suchen sind, wenn Sie die anderen elektrischen Komponenten ersetzen müssen, die mit dem Aktuator verkabelt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
Das Wissen über die verschiedenen elektrischen Begriffe, die in der Industrie verwendet werden, ist entscheidend, um zu verstehen, welche Energiequelle, welcher Controller und/oder Aktuator die geeigneten Bewertungen haben, um die elektrischen Sicherheitsanforderungen jedes einzelnen zu erfüllen. Es ist auch nützlich, um die allgemeinen Bewertungen, Einschränkungen und die Kompatibilität anderer Komponenten zu bestimmen, die sich in elektrischen Systemen und Geräten befinden.
Wir hoffen, dass Sie dies ebenso informativ und interessant fanden wie wir, insbesondere wenn Sie neugierig waren, mehr über den Unterschied zwischen Ampere, Volt und Watt beim Einsatz von Aktuatoren zu erfahren! Wenn Sie Fragen haben oder unsere Produkte weiter besprechen möchten, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren! Wir sind Experten auf unserem Gebiet und helfen Ihnen gerne, wo wir können.
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