The electrical industry has many different terms used to describe the ratings and requirements of electronic devices. For example, you may have seen a power supply label with a current rating of "20 A", an output voltage of "12 VDC", and a description indicating "240 W" in watts. Understanding the meaning behind these types of ratings is especially crucial to ensure proper operation and meet electrical safety requirements when integrating actuators together with other electrical components. In this article, we will cover the difference between amps, volts, and watts for working with electric linear actuators.
הבנת אמפר: מדידת זרימת זרם
בתעשיית החשמל, הזרם מייצג את זרימת האלקטרונים בנפח ומשתמש באמפר (A) או "מגברים" בקיצור, יחידת המדידה. הזרם החשמלי, המבוטא באמפר, מתייחס למספר הקולומב של אלקטרונים שזרמו במסלול המעגל בשנייה.
1 קולומב ≈ 6,241,509,074,460,762,607 אלקטרונים
1 קולומב ≈ 6.24 × 10^18 אלקטרונים
1 אמפר ≈ 1 קולומב/שנייה
לָכֵן:
1 A ≈ 6.24 × 10^18 אלקטרונים/שנייה
אנלוגיה נוספת להמחשת זרימת החשמל דרך חוטים היא כמו לדמיין מים הזורמים דרך צינורות. במקום אלקטרונים לשנייה המצויים באמפר (A), ניתן למדוד מים הזורמים דרך צינורות ביחידות כגון ליטר לשנייה (l/s).
הגדרת וולט: הפרש פוטנציאל חשמלי
וולט (V) היא יחידת המדידה של מתח המייצגת את הפרש הפוטנציאלים החשמליים בין שתי נקודות במעגל. הפרש פוטנציאלים זה הוא מה שיכול לאפשר את היכולת לבצע עבודה כמו הדלקת נורה או הפעלה מחדש של מעגל חשמלי. מפעיל ליניארי הלוך ושוב. תלוי אם המפעיל היה AC או DC, ייתכן שתמצא את המתח שלהם רשום כ "VAC" אוֹ "זרם ישר (VDC)".
J = יחידת האנרגיה המכונה "ג'אוּל"
מֶתַח = אנרגיה פוטנציאלית/אלקטרונים
לָכֵן:
1 וולט = 1 ג'אול / 1 קולומב
אנלוגיה נוספת להמחשת הפרש הפוטנציאל החשמלי בין ההדקים החיוביים (+) והשליליים (-) של סוללה היא כמו לדמיין משאבת מים שגורמת להבדל בלחץ המים. במקום שתהליכים כימיים בתוך סוללה יגרמו לפוטנציאל של אלקטרונים לזרום מהדק אחד למשנהו, למשאבות מים יש פוטנציאל למשוך מים פנימה מצד אחד ולדחוף מים דרך צינור המוצא.
משמעות האוהם: התנגדות חשמלית
בתעשיית החשמל, אוהם (Ω) היא יחידה המשמשת למדידת ההתנגדות החשמלית של עומס בתוך מעגל נתון. כל רכיב המתנגד או מאט את זרימת הזרם החשמלי במעגל יכול להיחשב כעומס ויגרום להתנגדות חשמלית מסוימת.
התנגדות (Ω) = ρ ליטר/ א
אֵיפֹה:
ρ = ההתנגדות החשמלית של חומר הנמדדת באוהם-מטר (Ω·m)
ℓ = אורך חוט במטרים (מ')
א = שטח חתך הרוחב של החוט (מ"ר)
אנלוגיה נוספת להמחשת התנגדות חשמלית היא כמו לדמיין מים הזורמים דרך צינורות בגדלים שונים. החלפת חוטים דקים בחוטים עבים יותר כדי להפחית את ההתנגדות החשמלית היא כמו החלפת צינורות צרים בצינורות רחבים יותר כך שהמים יוכלו לזרום עם פחות הגבלה. כמו כן, חוטים ארוכים יותר גורמים להתנגדות חשמלית רבה יותר, בדיוק כמו שצינורות ארוכים יותר גורמים לזרימת מים מוגבלת יותר עקב אובדן העברת אנרגיה גדול יותר.
גילוי וואט: חישוב הספק
וואטס יחידת מדידה (W) היא יחידה המשמשת למדידת הספק חשמלי, אותה ניתן לחשב על ידי הכפלת מתח (V) וזרם חשמלי (I). מדידת המתח והזרם באמצעות שני מכשירי מדידה בו זמנית מאפשרת למשתמש לקבל את הפרמטרים הדרושים עבור חישוב צריכת החשמל של הוואטים הנצרכים על ידי מפעיל ברגע נתון. זה נועד לקבוע את כמות העבודה שנעשית על פני פרק זמן מסוים (ג'אול לשנייה). את היחסים בין הספק, זרם ומתח ניתן למצוא בחוק וואט כפי שמוצג להלן:
P = V × I
הספק = מתח × זרם
1 וואט = (1 וולט) × (1 אמפר)
וואט אחד = (1 ג'אול / קולון אחד) × (קולון אחד / שנייה)
וואט אחד = ג'אול אחד לשנייה
אנלוגיה נוספת להמחשת חשמל היא כמו לדמיין מים זורמים המייצרים חשמל על ידי נפילה מגובה מסוים ונחיתה על גלגל מים. במקום שזרימת החשמל תגרום לעבודה שתתבצע על ידי מנוע DC, זרימת המים הנופלים גורמת לתנועה סיבובית של גלגל מים שניתן להשתמש בו לטחינת תבואה לקמח.
חישוב ומדידת פרמטרים חשמליים
את היחסים בין מתח, זרם והתנגדות ניתן למצוא בחוק אוהם, כאשר:
מֶתַח = זרם × התנגדות
V = I × R
אני = V/ R
R = V/ I
בתנאים מסוימים, ניתן להשתמש בנוסחאות אלו גם בשילוב עם אלו המצויות בחוק וואט לניתוח מעגל, והן הופכות ליעילות מאוד בעת חישוב משתנה או פרמטר חסר. לעיתים הדבר עשוי לנבוע מהמגבלות במשתנים שניתן למדוד בבטחה או בנוחות. נוסחאות אלו שימושיות גם במקרה שמכשיר מדידה יכול למדוד משתנים מסוימים בדיוק רב יותר מאחרים.
מולטימטרים הם אולי מכשיר המדידה הנפוץ ביותר בתחום החשמל בשל הרבגוניות הכוללת שלהם ויכולתם למדוד את רוב הפרמטרים החשמליים שאנו זקוקים להם. מכיוון שלמולטימטרים יכולים להיות תכונות שונות, הגדרות טווח ודרישות הגדרת יציאות, חשוב להגדיר נכון את המולטימטר בהתאם למדריך למשתמש ולהמלצות היצרן לפני ביצוע מדידה.
חיבור DMM (מולטי-מטר דיגיטלי) בקו למעגל מאפשר מגע ישיר יותר, וכתוצאה מכך דיוק רב יותר וקריאות מדויקות של צריכת זרם. מדי קלאמפ אינם אידיאליים לעלייה או ירידה פתאומית של זרם ובדרך כלל יהיו פחות מדויקים בהשוואה למולטי-מטר דיגיטלי, אולם הם הופכים למכשירי מדידה מועילים בתנאים מסוימים. מדי קלאמפ נוחים יותר מכיוון שהם מהדקים בקלות סביב חוטים, בעוד ש-DMM דורש מהמשתמש לנתק את המעגל כדי למקם את ה-DMM בקו כדי למדוד זרם. אם זרימת הזרם רציפה, ניתן להשתמש במדי קלאמפ גם כדי לנסות להבין אם... מפעיל חשמלי מחייב או פגום.
שימוש באמפר, וולט וואטים ביישומים מעשיים
כעת, לאחר שכיסינו את היסודות, נוכל ליישם את הידע הזה בבחירת הרכיבים בהם נשתמש עם מפעילים. כאשר בחירת ספק כוח ו/או תיבת בקרה, עלינו לוודא שהמכשירים הללו הם דגמים שיפיקו את אותו ערך מתח כמו מתח ההפעלה של שלנו. מפעיל נבחרעלינו גם לוודא שלמפעיל שנשתמש יש צריכת זרם קטנה או שווה לזו שספק הכוח ו/או תיבת הבקרה דורגו להתמודד איתה.
אם ברצונך להחליף ספק כוח או בקר עבור מפעיל DC שחסר לו תווית (או שאין בו מידע), מדוד את ירידת המתח בין שני הדקים שלו באמצעות רב-מודד. לאחר מכן, ודא כמה אמפר המנוע צורך כשהוא עמוס במלואו. זה יעזור לקבל הבנה טובה יותר של צריכת החשמל של המפעיל ואילו דירוגים לחפש אם עליך להחליף את הרכיבים החשמליים האחרים שיחווטו עם המפעיל.
לסיכום
הכרת המונחים החשמליים השונים המשמשים בתעשייה חיונית להבנת איזה מקור כוח, בקר ו/או מפעיל יהיו בעלי הדירוגים המתאימים שיתאימו לדרישות הבטיחות החשמליות של כל אחד מהם. היא גם שימושית להבנת הדירוגים הכלליים, המגבלות והתאימות של רכיבים אחרים הנמצאים בתוך מערכות ומכשירים חשמליים.
אנו מקווים שמצאתם את המאמר הזה אינפורמטיבי ומעניין כמונו, במיוחד אם הייתם סקרנים לדעת עוד על ההבדל בין אמפר, וולט וואטים בעת שימוש במפעילים! אם יש לכם שאלות או שאתם רוצים לדון עוד במוצרים שלנו, אל תהססו לפנות אלינו! אנחנו מומחים במה שאנחנו עושים ונשמח לסייע בכל דרך שנוכל.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123