A megfelelő aktuátorfeszültség kiválasztásakor kulcsfontosságú figyelembe venni a változók számát, amelyek lehetővé teszik a teljes potenciáljának kihasználását. Ezek a fő szempontok közé tartozik a rendelkezésre álló aktuátoráram, feszültség, teljesítmény (azaz a megfelelő tápegység kiválasztása), feszültségesések, valamint a lineáris aktuátortól szükséges sebesség és erő.
Ráadásul nem csak a szolgáltatott feszültség mennyisége fontos, hanem a minősége is. A szabályozatlan tápegység, a lineáris tápegység és a kapcsolóüzemű tápegység közötti különbség ismerete e tekintetben megtakarítást jelenthet. Ahelyett, hogy eltévedne az online elérhető különféle műszaki információk özönében, alapvető útmutatónk végigvezeti Önt az összes elektromos szemponton, hogy biztosan rendelkezzen a legjobb vásárlási döntés meghozatalához szükséges ismeretekkel.
Energiaellátás elérhetősége
Az aktuátor feszültsége kétféleképpen biztosítható – vagy egy nagy akkumulátorral, vagy – ami gyakrabban – tápegységgel. A lineáris tápegységek váltakozó áramot (AC) vesznek fel, és egyenáramot (DC) adnak ki egy sor lépésben, az alábbiak szerint:
- A váltakozó áram egy feszültségcsökkentő transzformátoron halad át a feszültség csökkentése érdekében.
- A teljes hídú egyenirányító elvágja a váltakozó áramú jel negatív polaritását.
- Egy párhuzamosan kapcsolt kondenzátorokból álló áramkör simítja a jelet, hogy egyenáramszerű feszültségkimenetet hozzon létre.
- A szabályozó egy adott állandó kimeneti feszültséget állít elő.
A szabályozatlan tápegységek nem rendelkeznek szabályozó áramkörrel, ezért hullámos kimeneti feszültséget produkálnak, ami nemkívánatos, ha pontos feszültségre van szükség. Mindazonáltal, ha megfizethető megoldásra van szükség egy alacsony feszültségű elektromos aktuátorforráshoz, akkor a szabályozatlan tápegység a legjobb választás.
A lineáris tápegységek általában nem túl hatékonyak, mivel nagy mennyiségű hőt bocsátanak ki, amikor a szabályozó megpróbálja lenyomni és állandó értéken tartani a feszültséget. Ezért a működtető feszültségének kiválasztásakor a legjobb, ha kapcsolóüzemű tápegységet választunk.
Kapcsoló tápegységek
A kapcsolóüzemű tápegységek félvezető kapcsolási technikákat alkalmaznak a lineáris szabályozással szemben, hogy egy adott kimeneti feszültséget állítsanak elő. Sokkal hatékonyabbak (azaz kevesebb hőt nyelnek el), és gyakran könnyebbek a kisebb transzformátor használatának köszönhetően.
Működtetők száma
Fontos figyelembe venni azt is, hogy hány lineáris aktuátorok amelyet használni kívánsz a kiválasztás során tápegységHa a lineáris aktuátorok sorba vannak kötve, akkor a tápegység aktuátorfeszültsége megoszlik közöttük. Például, ha két 12 VDC-s lineáris aktuátor van sorba kötve és egy 12 VDC-s tápegységre csatlakoztatva, akkor mindegyik lineáris aktuátor csak 6 VDC-t kapna, ami azt jelentené, hogy az aktuátorok a kapacitásuk felén működnének – ami nem ideális.
Épp ellenkezőleg, a két lineáris aktuátor párhuzamos összekapcsolása egyszerűen megduplázná az áramfelvételt, de a feszültség változatlan maradna, ami rendben is van, amíg a tápegység névleges áramerősségét nem lépik túl. Ha egynél több lineáris aktuátort kell táplálni, különösen, ha azok elektromos jellemzői eltérőek, akkor jó gyakorlat, ha mindegyikhez külön tápegységet használunk.
Feszültségesések
Bizonyos esetekben a tápegység és a lineáris aktuátor meglehetősen messze helyezkedhet el egymástól, ami hosszú kábelt igényel. Ez feszültségesést okozhat a kábelen a vezeték belső ellenállása miatt. A kábelen fellépő feszültségesés kiszámításának alapvető egyenlete a következő:
Ahol:
– feszültségesés [V].
– kábelhossz [m].
– áramerősség [A].
– réz fajlagos ellenállása [Ω∙mm2/m].
– a kábel keresztmetszeti területe [mm²2].
Például egy 12 VDC feszültségű, 8 A-es (teljes terhelésű) lineáris aktuátort használnak. Egy 12 VDC 10 A-es tápegységet használnak, de egy 50 m-es rézkábellel (4 mm2 keresztmetszeti terület) csatlakozik a lineáris aktuátorhoz. A fenti egyenlet alapján a feszültségesés 1,7 V, 0,017* ellenállás felhasználásával. Ezért a lineáris aktuátor csak 10,3 V tápfeszültségen működne.
*A réz ellenállása 20°C-on°C-onként, aminek következtében a feszültségesés körülbelül 0,4%-kal nőne °C-kal emelkedik.
Ez a feszültségesés sokkal nagyobb is lehet, ha figyelembe vesszük a korrekciós táblázatokat, a belső vezérlő/meghajtó feszültségeséseit és a kábelcsatlakozók miatti egyéb elektromos veszteségeket. Ezért a lineáris aktuátor megfelelő feszültségének kiválasztásakor figyelembe kell venni a feszültségeséseket.
A feszültségesés minimalizálásának egyik módja a kábel keresztmetszetének növelése, ezáltal a belső ellenállás csökkentése. Alternatív megoldásként a kábelek a föld alá is fektethetők, hogy elkerüljük a közvetlen napfényt, és megakadályozzuk a kábel hőmérsékletének változása miatti ingadozó feszültségeséseket a nap folyamán.
Továbbá, a rézkábel acél- vagy alumíniumkábellel szembeni fontosságának szemléltetésére az alábbi grafikon azt mutatja, hogy egy rézkábel a legkisebb feszültségeséssel rendelkezik a hosszában.
Sebesség és erő
A lassabb lineáris aktuátorok általában nagyobb erőkifejtést jelentenek, és fordítva. A magasabb feszültség azonban az egyik olyan jelző, amely azt jelenti, hogy a lineáris aktuátor motorja erősebb, és több erő tud belőle származni. Ezzel szemben egy alacsony feszültségű elektromos aktuátormotor is párosítható fogaskerékkel, hogy felgyorsítsa a lineáris aktuátort vagy növelje a kimeneti erejét.
Akárhogy is, fontos a megfelelő működtető feszültség kiválasztása, hogy a csúcsteljesítményen működhessen. Ezután működés közben a sebesség és az erő szükség esetén csökkenthető egy feszültségcsökkentő vezérlővel.
Progresszív automatizálási lehetőségek
Két fő lehetőség van – választhat egy olyan tápegységet, amelynek megfelelő a lineáris aktuátorához tartozó feszültség, vagy választhat egy feszültségfüggő (feszültségváltó aktuátoros) lineáris aktuátort, amely megfelel a tápegységének. Az utóbbit illetően a Progressive Automations elsősorban 12 VDC-s lineáris aktuátorokat kínál, de vannak olyan modellek is, amelyek akár 24 VDC, 36 VDC és 48 VDC feszültségig is elmennek. Továbbá a PA-12 7,5 VDC-re is testreszabható, ha alacsony feszültségű elektromos aktuátor tápegységet használnak.
A Progressive Automations lineáris aktuátoraikhoz illő tápegységeket is kínál, ami egyszerűbbé teszi a kiválasztási folyamatot. Ahogy korábban említettük, győződjön meg arról, hogy a tápegység feszültsége elég magas a lineáris aktuátor működtetéséhez. Ha az aktuátor névleges feszültsége 12 VDC, akkor használjon 12 VDC tápegységet, feltéve, hogy közel vannak egymáshoz, ellenkező esetben válasszon magasabb feszültségű tápegységet a veszteségek kiegyenlítése érdekében. Azt is győződjön meg róla, hogy a tápegység árama magasabb, mint a lineáris aktuátor áramfelvétele teljes terhelésnél, különben fennáll a tápegység túlmelegedésének veszélye.
Következtetés
Nyilvánvaló, hogy a megfelelő feszültség kiválasztása biztosítja, hogy a működtető hatékonyan és a névleges sebességgel és erővel működjön. Ha tudja, hogy figyeljen a kábelezés feszültségeséseire, a használt tápegység típusára és a kívánt sebességre/erőre, biztos lehet benne, hogy a helyes döntést hozza.