Il settore elettrico usa molti termini diversi per descrivere le specifiche e i requisiti dei dispositivi elettronici. Ad esempio, potresti aver visto l’etichetta di un alimentatore con una corrente nominale di "20 A", una tensione di uscita di "12 VDC" e una descrizione che indica "240 W" in watt. Comprendere il significato di queste indicazioni è particolarmente cruciale per garantire il corretto funzionamento e soddisfare i requisiti di sicurezza elettrica quando si integrano attuatori insieme ad altri componenti elettrici. In questo articolo, tratteremo la differenza tra ampere, volt e watt quando si lavora con attuatori lineari elettrici.
Comprendere gli ampere: misurazione del flusso di corrente
Nel settore elettrico, la corrente rappresenta il flusso volumetrico di elettroni e si misura in ampere (A), o "amps" in breve. La corrente elettrica espressa in ampere si riferisce a quanti coulomb di elettroni scorrono nel percorso di un circuito ogni secondo.
1 coulomb ≈ 6,241,509,074,460,762,607 elettroni
1 coulomb ≈ 6.24 × 10^18 elettroni
1 A ≈ 1 coulomb/ secondo
Pertanto:
1 A ≈ 6.24 × 10^18 elettroni/ sec
Un’altra analogia per visualizzare il flusso di elettricità attraverso i cavi è immaginare l’acqua che scorre in dei tubi. Invece degli elettroni al secondo degli ampere (A), il flusso d’acqua nei tubi può essere misurato con unità come litri al secondo (l/s).
Definire i volt: differenza di potenziale elettrico
Volt (V) è l’unità di misura della tensione, che rappresenta la differenza di potenziale elettrico tra due punti di un circuito. Questa differenza di potenziale è ciò che permette di compiere lavoro, ad esempio illuminare una lampadina o azionare avanti e indietro un attuatore lineare. A seconda che un attuatore sia AC o DC, potresti trovare la sua tensione indicata come "VAC" o "VDC".
J = L’unità di energia nota come "joule"
Tensione = Energia potenziale/ elettroni
Pertanto:
1 V = 1 J/ 1 coulomb
Un’altra analogia per visualizzare la differenza di potenziale elettrico tra i terminali (+) positivo e (-) negativo di una batteria è immaginare una pompa dell’acqua che causa una differenza di pressione. Invece dei processi chimici all’interno di una batteria che creano il potenziale per far fluire gli elettroni da un terminale all’altro, le pompe hanno il potenziale di aspirare l’acqua da un lato e spingerla attraverso il tubo di uscita.
Il significato degli ohm: resistenza elettrica
Nel settore elettrico, un ohm (Ω) è un’unità utilizzata per misurare la resistenza elettrica di un carico all’interno di un dato circuito. Qualsiasi componente che si oppone o rallenta il flusso di corrente in un circuito può essere considerato un carico e causerà una certa resistenza elettrica.
Resistenza (Ω) = ρ ℓ/ A
Dove:
ρ = la resistività elettrica di un materiale, misurata in ohm-metri (Ω·m)
ℓ = lunghezza del conduttore in metri (m)
A = area della sezione del conduttore (m^2)
Un’altra analogia per visualizzare la resistenza elettrica è immaginare l’acqua che scorre in tubi di varie dimensioni. Sostituire fili sottili con fili più spessi per ridurre la resistenza elettrica è come sostituire tubi stretti con tubi più larghi, così l’acqua scorre con minori restrizioni. Inoltre, fili più lunghi causano maggiore resistenza elettrica, proprio come tubi più lunghi rendono il flusso d’acqua più restrittivo a causa di maggiori perdite di energia.
Scoprire i watt: calcolo della potenza
Watt (W) è un’unità utilizzata per misurare la potenza elettrica, che può essere calcolata moltiplicando la tensione (V) per la corrente elettrica (I). Misurare sia la tensione sia la corrente con due strumenti di misura nello stesso momento consente di ottenere i parametri necessari per calcolare il consumo di potenza in watt assorbiti da un attuatore in un dato istante. Questo serve a determinare la quantità di lavoro svolto in un intervallo di tempo (joule al secondo). Le relazioni tra potenza, corrente e tensione sono riassunte nella Legge di Watt, come segue:
P = V × I
Potenza = Tensione × Corrente
1 W = (1 V) × (1 A)
1 W = (1 J/ 1 coulomb) × (1 coulomb/ secondo)
1 W = 1 J/ secondo
Un’altra analogia per visualizzare la potenza elettrica è immaginare l’acqua che cade da una certa altezza e aziona una ruota idraulica generando energia. Invece del flusso di elettricità che fa compiere lavoro a un motore a corrente continua, il flusso d’acqua che cade provoca il moto rotatorio della ruota idraulica, che può essere usato per macinare i cereali in farina.
Calcolo e misurazione dei parametri elettrici
Le relazioni tra tensione, corrente e resistenza si trovano nella Legge di Ohm, dove:
Tensione = Corrente × Resistenza
V = I × R
I = V/ R
R = V/ I
In determinate condizioni, queste formule possono essere usate anche in combinazione con quelle della Legge di Watt per analizzare un circuito e risultano molto utili quando bisogna calcolare una variabile o un parametro mancante. Ciò può dipendere a volte dai limiti relativi a quali variabili possano essere misurate in modo sicuro o pratico. Queste formule sono utili anche quando uno strumento di misura rileva certe variabili con maggiore precisione rispetto ad altre.
I multimetri sono probabilmente gli strumenti di misura più comuni nel campo elettrico grazie alla loro versatilità e alla capacità di misurare la maggior parte dei parametri elettrici di cui abbiamo bisogno. Poiché i multimetri possono avere funzioni, impostazioni di portata e requisiti di collegamento diversi, è importante configurare correttamente il tuo multimetro in base al manuale d’uso e alle raccomandazioni del produttore prima di effettuare una misura.
Avere un DMM (Digital Multi-Meter) in serie al circuito consente un contatto più diretto, con maggiore accuratezza e letture precise dell’assorbimento di corrente. Le pinze amperometriche non sono ideali per variazioni improvvise della corrente e in generale sono meno precise rispetto a un multimetro digitale; tuttavia, diventano strumenti utili in determinate condizioni. Le pinze sono più comode poiché si agganciano facilmente ai cavi, mentre un DMM richiede all’utente di interrompere il circuito per inserirlo in serie e misurare la corrente. Se il flusso di corrente è continuo, le pinze amperometriche possono anche essere usate per cercare di capire se un attuatore elettrico si sta bloccando o è guasto.
Uso di ampere, volt e watt nelle applicazioni pratiche
Ora che abbiamo coperto le basi, possiamo applicare queste conoscenze alla scelta dei componenti da utilizzare con gli attuatori. Quando si sceglie un alimentatore e/o una centralina di controllo, dobbiamo assicurarci che questi dispositivi eroghino lo stesso valore di tensione della tensione di esercizio del nostro attuatore scelto. Dobbiamo inoltre verificare che l’attuatore che utilizzeremo abbia un assorbimento di corrente minore o uguale a quanto l’alimentatore e/o la centralina sono progettati per gestire.
Se desideri sostituire un alimentatore o un controller per un attuatore DC che non ha etichetta (o informazioni), misura la caduta di tensione tra i suoi due terminali utilizzando un multimetro. Quindi verifica quanti ampere il motore assorbe a pieno carico. Questo aiuterà a comprendere meglio il consumo di potenza dell’attuatore e quali specifiche cercare se devi sostituire altri componenti elettrici che saranno cablati insieme all’attuatore.
IN SINTESI
La conoscenza dei diversi termini elettrici utilizzati nel settore è fondamentale per capire quale fonte di alimentazione, controller e/o attuatore avrà le specifiche adeguate per soddisfare reciprocamente i requisiti di sicurezza elettrica. È utile anche per determinare le specifiche generali, i limiti e la compatibilità di altri componenti presenti nei sistemi e negli elettrodomestici.
Speriamo che tu abbia trovato queste informazioni utili e interessanti, soprattutto se eri curioso di sapere di più sulla differenza tra ampere, volt e watt quando si usano gli attuatori! Se hai domande o desideri discutere ulteriormente dei nostri prodotti, non esitare a contattarci! Siamo esperti in ciò che facciamo e saremo felici di aiutarti in ogni modo possibile.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123