Kun valitset toimilaitteelle sopivaa jännitettä, on ratkaisevan tärkeää huomioida useat tekijät, jotta toimilaite toimii täydessä potentiaalissaan. Tärkeimpiä huomioita ovat käytettävissä oleva toimilaitteen Virta, jännite, teho (eli sopivan virtalähteen valinta), jännitehäviöt sekä lineaariselta toimilaitteelta tarvitsemasi Nopeus ja voima.
Tärkeää ei ole ainoastaan toimitetun jännitteen määrä, vaan myös sen laatu. Erojen tunteminen säätämättömän virtalähteen, lineaarisen virtalähteen ja hakkurivirtalähteen välillä voi säästää sinut monelta murheelta. Sen sijaan, että hämmentyisit netin kirjavasta teknisestä tiedosta, tämä perusopas johdattaa sinut kaikkien sähköisten näkökohtien läpi, jotta sinulla on valmiudet tehdä paras ostopäätös.
Tehon saatavuus
Toimilaitteen jännite voidaan toimittaa kahdella tavalla – joko suurella akulla tai, yleisemmin, virtalähteellä. Lineaariset virtalähteet ottavat sisään vaihtovirtaa (AC) ja antavat ulos tasavirtaa (DC) seuraavien vaiheiden kautta:
- AC kulkee alasmuuntajan läpi jännitteen pienentämiseksi.
- Täyssiltatasasuuntaaja leikkaa AC-signaalin negatiivisen puoliaallon.
- Rinnakkain kytketyistä Kondensaattoreista koostuva piiri silottaa signaalin DC-tyyppiseksi jännitelähdöksi.
- Jännitteensäädin tuottaa tietyn vakion lähtöjännitteen.
Säätämättömissä virtalähteissä ei ole säätöpiiriä, joten ne tuottavat aaltoilevan lähtöjännitteen, mikä ei ole toivottavaa, jos tarvitset tarkan jännitteen. Jos kuitenkin tarvitset edullisen lähteen pienjännitteiselle sähkötoimilaitteelle, säätämätön virtalähde on käyttökelpoinen vaihtoehto.
Lineaariset virtalähteet eivät yleensä ole kovin tehokkaita, koska ne haihduttavat paljon lämpöä, kun säädin pyrkii pudottamaan jännitettä ja pitämään sen vakiona. Siksi toimilaitteelle valittaessa on usein parasta pitäytyä hakkurivirtalähteessä.
Hakkurivirtalähteet
Hakkurivirtalähde käyttää puolijohde-kytkentätekniikoita (toisin kuin lineaarinen säätö) tuottaakseen tietyn lähtöjännitteen. Ne ovat huomattavasti tehokkaampia (eli vähemmän lämmönmuodostusta) ja usein kevyempiä pienemmän muuntajan ansiosta.
Toimilaitteiden määrä
On myös tärkeää huomioida, kuinka monta lineaarista toimilaitetta aiot käyttää valitessasi virtalähdettä. Jos lineaariset toimilaitteet kytketään sarjaan, virtalähteen jännite jakautuu niiden kesken. Jos esimerkiksi sinulla on kaksi 12 VDC lineaarista toimilaitetta sarjassa ja ne on kytketty 12 VDC virtalähteeseen, kumpikin toimilaite saisi vain 6 VDC – toimilaitteet toimisivat siis puolella kapasiteetillaan, mikä ei ole ihanteellista.
Sen sijaan kytkemällä nämä kaksi lineaarista toimilaitetta rinnan virranotto vain kaksinkertaistuu, mutta jännite pysyy samana – tämä on ok, kunhan virtalähteesi nimellisvirta ei ylity. Jos useampi kuin yksi lineaarinen toimilaite on syötettävä, erityisesti jos niiden sähköiset ominaisuudet poikkeavat toisistaan, on hyvää käytäntöä käyttää erillisiä virtalähteitä kullekin.
Jännitehäviöt
Joissain tapauksissa virtalähde ja lineaarinen toimilaite voivat sijaita melko kaukana toisistaan, jolloin tarvitaan pitkä kaapeli. Tämä voi aiheuttaa jännitehäviön kaapelin sisäisen resistanssin vuoksi. Peruskaava jännitehäviön laskemiseen kaapelin yli on seuraava:
Missä:
– jännitehäviö [V].
– kaapelin pituus [m].
– Virta [A].
– kuparin resistiivisyys [Ω∙mm2/m].
– kaapelin poikkipinta-ala [mm2].
Esimerkiksi käytetään lineaarisen toimilaitteen jännitettä 12 VDC ja Virtaa 8 A (täysi Kuormitus). Virtalähteenä on 12 VDC 10 A, mutta toimilaite on kytketty 50 m kuparikaapelilla (poikkipinta-ala 4 mm2). Yllä olevaa kaavaa käyttäen jännitehäviö on 1,7 V käytettäessä resistiivisyyttä 0,017*. Tällöin lineaarinen toimilaite toimisi vain 10,3 V syöttöjännitteellä.
*Kuparin resistiivisyys 20°C:ssa; jännitehäviö kasvaa noin 0,4 % jokaista °C nousua kohden.
Tämä jännitehäviö voi olla paljon suurempi, jos huomioidaan korjaustaulukot, ohjaimen/ajurin sisäiset jännitehäviöt ja muut sähköiset häviöt liittimien vuoksi. Siksi lineaariselle toimilaitteellesi sopivaa jännitettä valitessa jännitehäviöt on otettava huomioon.
Yksi tapa pienentää jännitehäviötä on kasvattaa kaapelin poikkipinta-alaa ja siten pienentää sisäistä vastusta. Vaihtoehtoisesti kaapelit voidaan haudata maan alle välttämään suoraa auringonpaistetta ja estämään päivän aikana vaihtelevista kaapelin lämpötiloista johtuvat jänniteheilahtelut.
Lisäksi havainnollistaaksemme kuparikaapelin käytön tärkeyttä verrattuna teräs- tai alumiinikaapeliin, alla oleva kuvaaja osoittaa, että kuparikaapelilla on pienin jännitehäviö pituutta kohti.
Nopeus ja voima
Hitaammat lineaariset toimilaitteet tuottavat yleensä enemmän voimaa – ja päinvastoin. Korkeampi jännite on kuitenkin yksi indikaattoreista, että lineaarisen toimilaitteen Moottori on tehokkaampi ja voi tuottaa enemmän voimaa. Toisaalta pienjännitteinen sähkötoimilaitteen Moottori voidaan myös yhdistää Hammaspyörästöön nopeuttamaan toimilaitetta tai kasvattamaan sen voimaa.
Kummassakin tapauksessa on tärkeää valita toimilaitteelle oikea jännite, jotta se voi toimia huipputehoillaan. Käytön aikana Nopeutta ja voimaa voidaan sitten alentaa ohjaimella pienentämällä jännitettä tarpeen mukaan.
Progressive Automationsin vaihtoehdot
Vaihtoehtoja on kaksi – valitse virtalähde, jonka jännite sopii lineaariselle toimilaitteellesi, tai valitse jännitteeltään räätälöity (jännitteenvaihdolla varustettu) lineaarinen toimilaite, joka sopii virtalähteeseesi. Jälkimmäisestä puhuttaessa Progressive Automations tarjoaa pääasiassa 12 VDC lineaarisia toimilaitteita, mutta saatavilla on myös malleja 24 VDC, 36 VDC ja 48 VDC -tasolle. Lisäksi PA-12 voidaan räätälöidä 7,5 VDC:iin, jos käytössä on pienjännitteinen sähkötoimilaitteen virtalähde.
Progressive Automations tarjoaa myös lineaarisille toimilaitteilleen sopivia virtalähteitä, mikä yksinkertaistaa valintaa. Kuten edellä todettiin, varmista, että virtalähteen jännite on riittävän korkea toimilaitteen käyttöön. Jos toimilaitteen nimellisjännite on 12 VDC, käytä 12 VDC virtalähdettä, jos laitteet ovat lähellä toisiaan; muuten valitse korkeampi jännite häviöiden varalle. Varmista myös, että virtalähteen Virta on suurempi kuin lineaarisen toimilaitteen Virranotto täyskuormalla – muuten virtalähde voi ylikuumentua.
Yhteenveto
On selvää, että oikean jännitteen valinta toimilaitteellesi varmistaa tehokkaan toiminnan sekä nimellisnopeuden ja -voiman. Kun tiedät huomioida kaapeloinnin jännitehäviöt, käytettävän virtalähteen tyypin ja halutun Nopeuden/voiman, voit olla varma, että teet oikean päätöksen.