Quando si tratta di scegliere la giusta tensione per l'attuatore, è fondamentale considerare il numero di variabili che gli consentiranno di operare al massimo del suo potenziale. Le considerazioni principali includono la Corrente disponibile per l'attuatore, la tensione, la potenza (cioè la scelta di un alimentatore adeguato), le cadute di tensione, nonché la Velocità e la forza richieste dall'attuatore lineare.
Inoltre, non conta solo la quantità di tensione fornita, ma anche la qualità. Conoscere la differenza tra alimentatore non regolato, alimentatore lineare e alimentatore a commutazione può fare la differenza. Invece di perdersi nella moltitudine di informazioni tecniche online, la nostra guida essenziale ti accompagnerà attraverso tutte le considerazioni elettriche per fornirti le conoscenze necessarie a prendere la migliore decisione d'acquisto.
Disponibilità di alimentazione
La tensione per l'attuatore può essere fornita in due modi – con una grande batteria oppure, più comunemente, con un alimentatore. Gli alimentatori lineari ricevono corrente alternata (AC) e forniscono corrente continua (DC) attraverso una serie di passaggi, come segue:
- La corrente alternata attraversa un trasformatore di abbassamento per ridurre la tensione.
- Un raddrizzatore a ponte a onda intera elimina la polarità negativa del segnale AC.
- Un circuito, costituito da Condensatori collegati in parallelo, filtra il segnale per creare un'uscita di tensione simile alla DC.
- Un regolatore produce una specifica tensione di uscita costante.
Gli alimentatori non regolati non hanno un circuito di regolazione e pertanto producono una tensione di uscita ondulata, indesiderata se serve una tensione precisa. Tuttavia, se occorre una soluzione economica per una sorgente a bassa tensione per attuatori elettrici, allora l'alimentatore non regolato è la strada giusta.
Gli alimentatori lineari tendono a non essere molto efficienti perché dissipano una grande quantità di calore quando il regolatore cerca di abbassare la tensione e mantenerla costante. Pertanto, nella scelta della tensione per l'attuatore, è consigliabile affidarsi a un alimentatore a commutazione.
Alimentatori a commutazione
Gli alimentatori a commutazione utilizzano tecniche di commutazione a semiconduttori, anziché la regolazione lineare, per produrre una specifica tensione di uscita. Sono molto più efficienti (cioè con minore dissipazione di calore) e spesso più leggeri grazie all'uso di un trasformatore più piccolo.
Numero di attuatori
È inoltre importante considerare quanti attuatori lineari si intende utilizzare quando si seleziona un alimentatore. Se gli attuatori lineari sono collegati in serie, la tensione dell'alimentatore si ripartisce tra di essi. Ad esempio, se si hanno due attuatori lineari da 12VDC collegati in serie a un alimentatore da 12VDC, ciascun attuatore riceverebbe solo 6VDC, il che significa che funzionerebbero a metà della loro capacità: non ideale.
Al contrario, collegare quei due attuatori lineari in parallelo raddoppierebbe semplicemente l'assorbimento di corrente mantenendo invariata la tensione, il che va bene purché non si superi la corrente nominale dell'alimentatore. Se è necessario alimentare più di un attuatore lineare, soprattutto se differiscono nelle caratteristiche elettriche, è buona prassi usare alimentatori separati per ciascuno.
Cadute di tensione
In alcuni casi, un alimentatore e un attuatore lineare possono trovarsi piuttosto distanti, richiedendo un cavo lungo. Questo può causare una caduta di tensione lungo il cavo a causa della resistenza interna del conduttore. L'equazione di base per calcolare la caduta di tensione su un cavo è la seguente:
Dove:
– caduta di tensione [V].
– lunghezza del cavo [m].
– corrente [A].
– resistività del rame [Ω∙mm2/m].
– sezione del cavo [mm2].
Ad esempio, si utilizza un attuatore lineare a 12VDC e 8A (pieno carico). Si impiega un alimentatore da 12VDC 10A, ma con un cavo in rame da 50m (sezione di 4mm2) collegato all'attuatore lineare. Applicando l'equazione sopra, la caduta di tensione è di 1,7V utilizzando una resistività di 0,017*. Pertanto, l'attuatore lineare funzionerebbe con una tensione fornita di soli 10,3V.
*La resistività del rame a 20°C, per cui la caduta di tensione aumenterebbe di circa lo 0,4% per °C di incremento.
Questa caduta di tensione può essere molto più elevata se si considerano tabelle di correzione, cadute di tensione interne del controller/driver e altre perdite elettriche dovute ai connettori dei cavi. Pertanto, quando si seleziona la giusta tensione per il proprio attuatore lineare, occorre considerare le cadute di tensione.
Un modo per ridurre la caduta di tensione è aumentare la sezione del cavo, riducendone così la resistenza interna. In alternativa, i cavi possono essere interrati per evitare la luce solare diretta e prevenire fluttuazioni della caduta di tensione dovute alle variazioni di temperatura del cavo nell'arco della giornata.
Inoltre, per illustrare l'importanza di utilizzare un cavo in rame rispetto a un cavo in acciaio o alluminio, il grafico seguente mostra che un cavo in rame presenta la caduta di tensione più bassa lungo la sua lunghezza.
Velocità e Forza
Attuatori lineari più lenti in genere erogano una forza maggiore e viceversa. Tuttavia, una tensione più elevata è uno degli indicatori che il motore dell'attuatore lineare è più potente e può quindi fornire più forza. Al contrario, un attuatore elettrico a bassa tensione può anche essere abbinato a un sistema di Ingranaggi per aumentare la velocità dell'attuatore lineare o incrementarne la forza in uscita.
In ogni caso, è importante selezionare la giusta tensione dell'attuatore affinché possa operare al massimo delle prestazioni. Poi, durante il funzionamento, Velocità e forza possono essere ridotte utilizzando un controller per abbassare la tensione, se necessario.
Le opzioni di Progressive Automations
Esistono due opzioni principali: selezionare un alimentatore con la giusta tensione per il tuo attuatore lineare oppure optare per un attuatore lineare personalizzato in tensione (attuatore con tensione variabile) adatto al tuo alimentatore. Per quanto riguarda la seconda opzione, Progressive Automations offre principalmente attuatori lineari da 12VDC, ma sono disponibili modelli fino a 24VDC, 36VDC e 48VDC. Inoltre, il PA-12 può essere personalizzato a 7,5VDC se si utilizza un alimentatore per attuatori elettrici a bassa tensione.
Progressive Automations offre anche alimentatori adatti ai propri attuatori lineari, rendendo il processo di selezione più semplice. Come discusso in precedenza, assicurati che l'alimentatore abbia una tensione abbastanza alta da far funzionare l'attuatore lineare. Se l'attuatore ha una tensione nominale di 12VDC, utilizza un alimentatore da 12VDC, purché siano vicini; altrimenti opta per un alimentatore con tensione più alta per compensare le perdite. Assicurati inoltre che la corrente dell'alimentatore sia superiore all'assorbimento di corrente dell'attuatore lineare a pieno carico, altrimenti rischi il surriscaldamento dell'alimentatore.
Conclusione
È evidente che scegliere la giusta tensione per il tuo attuatore garantirà che funzioni in modo efficiente e alla sua Velocità e forza nominali. Sapendo tenere sotto controllo le cadute di tensione lungo il cablaggio, il tipo di alimentatore utilizzato e la Velocità/forza desiderate, puoi essere certo di prendere la decisione corretta.