Teho. Wattimäärä. Energiankulutus. Kaikkia näitä termejä voidaan käyttää puhuttaessa sähköisten lineaaristen toimilaitteiden tehonkulutuksesta. Mutta mitä ne tarkalleen tarkoittavat ja miten lasket 12 V tasavirtamoottorin tai minkä tahansa moottorin/lineaarisen toimilaitteen tehonkulutuksen? Juuri sen aiomme tässä artikkelissa näyttää.
Lineaaristen toimilaitteiden virranotto
Sähköiset lineaariset toimilaitteet, joita Progressive Automations valmistaa, käyttävät tasavirtamoottoreita. Toimilaitteen tuottaman voiman mukaan tasavirtamoottorin koko vaihtelee. Mitä suurempi voima, sitä suurempi tasavirtamoottori.
Pienen virranoton tasavirtamoottoreita käytetään tyypillisesti toimilaitteissa, joiden voimaluokitus on pienempi – sama pätee suuremman virranoton moottoreihin suurempaa voimaa tuottavissa toimilaitteissa. Virranottoluokitukset annetaan kynnysarvoina moottorin enimmäisvirralle silloin, kun toimilaitteeseen kohdistetaan sen nimellistä voimaa vastaava kuormitus.
Esimerkiksi varastossa oleva PA-04-400LB-malli on 400lbf kuormituksella ja 12 A:n virranottoluokituksella. Tässä tapauksessa, kun toimilaitteeseen kohdistetaan 400lbf, virranotto on 12 A 12 VDC -syötöllä. Vaikka 12 A kohdassa 400lbs on nimellisarvo, käyttökohteesi saattaa johtaa pienempään voimaan. Kuitenkin muun järjestelmän (esim. ohjainlaatikko, aktiiviset sensorit jne.) virranotto voi kasvattaa koko järjestelmän virranottoa, mikä tarkoittaa suurempaa moottorin tehonkulutusta.
Datan interpolointi
Käydään läpi tilanne, jossa PA-04-400LB -malliin kohdistetaan 150lbf voima ja luetaan virranotto kaaviosta. Alla on kuormitus–virta -kaavio. Laadimme yhtälön, jolla voidaan interpoloida virranotto tietyllä voimaluokituksella.
Tyhjäkäyntivirta on 4 A ja täyskuormavirta 12 A. Näemme suoran lineaarisen riippuvuuden: kuormituksen kasvaessa virranotto kasvaa. Koska kyseessä on lineaarinen riippuvuus, voidaan käyttää suoran yhtälöä:
y = mx + b
Missä,
y = Virta (A) @ 12 VDC
x = Kuormitus (lbs)
m = Kaltevuus: 400lbs PA-04:n virta vastaan kuormitus -suoran kulmakerroin
b = PA-04:n tyhjäkäyntivirranotto
Koska meillä on arvot y:lle ja b:lle, meidän on määritettävä m. Sen löytämiseksi valitaan kaksi mielivaltaista pistettä suoralta. Käytämme y:n ja x:n tyhjäkäynti- ja täyskuormitusarvoja. Käytä alla olevaa yhtälöä m:n määrittämiseen.
Nyt voimme laskea virranoton kohdassa 150lbs voimaa sijoittamalla sen suoran yhtälöön.
Kun käytät yllä olevaa yhtälöä kuormituksella 150lbs, virranotoksi saadaan 7 A.
Tehonkulutuksen laskeminen
Lineaarisen toimilaitteesi tehonkulutus voi ihanteellisiin ja todellisiin arvoihin perustuen vaihdella ulkoisten tekijöiden, kuten:
- Ympäristön lämpötila.
- Käyttöolosuhteet.
- Moottorin rakenteelliset vaihtelut.
- Kolmannen osapuolen ohjauslaitteiden käyttö.
- Tosiasiallisesti kohdistettu voima.
Ihanteellinen tehonkulutus
Perusyhtälö tehonkulutuksen laskemiseksi on:
Teho = Jännite * Virta
Jos haluamme laskea PA-04-400LBS:n tehonkulutuksen, kun kohdistettu kuormitus on 150lbs, voimme sijoittaa laskemamme 7 A virranoton yhtälöön.
Yllä olevaa kaavaa käyttäen laskettu tehonkulutus kohdassa 150LB PA-04-400LB:lle on 84 W. Tämä tarkoittaa, että voit vertailla eri malleja tai useita lineaarisia toimilaitteita samassa järjestelmässä määrittääksesi tehonkulutuksen ja sen, täyttääkö se sovelluksesi vaatimukset. Muussa tapauksessa voit aina pienentää kuormitusta, valita energiatehokkaamman lineaarisen toimilaitteen tai vähentää koko järjestelmän virranottoa. Edellä laskettu tehoarvo on kuitenkin teoreettinen. Lasketaan siis todellinen mittaus.
Todellinen tehonkulutus
Jotta saat todellisen mittauksen toimilaitteen tehonkulutuksesta jatkuvassa liikkeessä kiinteällä kuormalla, tarvitset volttimittarin ja ampeerimittarin mittaamaan todellisen tulojänniteen ja virranoton.
Esimerkiksi tulojännite voi olla 12,2 VDC ja virranotto 7,4 A. Tällöin tehonkulutus on 90,3 W (kun käytetään yllä kuvattua kaavaa). Vertailtaessa todellista ja ihanteellista virranottoa voimme määrittää prosentuaalisen eron arvojen välillä.
Todellinen tehonkulutus = 90,3 W
Ihanteellinen tehonkulutus = 84 W
6,3 W:n erolla tehossa on 7,6 %:n kasvu ihanteelliseen arvoon verrattuna.
Säädä järjestelmääsi tarpeen mukaan
Näiden tehonkulutuslaskelmien avulla voit mitata turvallisesti ja tarkasti järjestelmäsi tehontarpeen, jotta voit varmistaa riittävän tehonjaon ja sovellettavat turvatoimet. Saatat huomata, että sinun on säädettävä joko kuormitusta, lineaarista toimilaitetta tai toimilaitteen virtalähdettä, jotta kaikki toimii rajoja ylittämättä.
Ota meihin yhteyttä numeroon 1-800-676-6123 tai lähetä sähköpostia osoitteeseen sales@progressiveautomations.com, jos sinulla on lisäkysymyksiä.