De elektrotechnische industrie kent veel verschillende termen om de specificaties en vereisten van elektronische apparaten te beschrijven. Zo heb je misschien een etiket op een voeding gezien met een stroomwaarde van "20 A", een uitgangsspanning van "12 VDC" en een omschrijving die "240 W" in watt aangeeft. Het begrijpen van de betekenis achter dit soort specificaties is vooral cruciaal om een correcte werking te waarborgen en te voldoen aan elektrische veiligheidsvereisten wanneer actuators samen met andere elektrische componenten worden geïntegreerd. In dit artikel behandelen we het verschil tussen ampère, volt en watt bij het werken met elektrische lineaire actuators.
Ampères begrijpen: stroommeting
In de elektrotechniek vertegenwoordigt stroom het volumetrische verloop van elektronen en gebruikt men ampère (A) of "ampère" als afgekorte maateenheid. De elektrische stroom uitgedrukt in ampère verwijst naar hoeveel coulomb aan elektronen er per seconde door het pad van een circuit stroomt.
1 coulomb ≈ 6.241.509.074.460.762.607 elektronen
1 coulomb ≈ 6,24 × 10^18 elektronen
1 A ≈ 1 coulomb/seconde
Daarom:
1 A ≈ 6,24 × 10^18 elektronen/s
Een andere analogie om de stroom van elektriciteit door draden te visualiseren, is water dat door leidingen stroomt. In plaats van elektronen per seconde zoals bij ampère (A), kan water dat door leidingen stroomt worden gemeten met eenheden zoals liters per seconde (l/s).
Volt definiëren: elektrisch potentiaalverschil
Volt (V) is de maateenheid voor spanning, die het elektrische potentiaalverschil tussen twee punten in een circuit weergeeft. Dit potentiaalverschil maakt het mogelijk om arbeid te verrichten, zoals een lamp laten branden of een lineaire actuator heen en weer laten bewegen. Afhankelijk van of een actuator AC of DC is, kan de spanning worden opgegeven als "VAC" of "VDC".
J = de energie-eenheid genaamd "joule"
Spanning = potentiële energie/ elektronen
Daarom:
1 V = 1 J/ 1 coulomb
Een andere analogie om het elektrische potentiaalverschil tussen de (+) positieve en (-) negatieve klemmen van een batterij te visualiseren, is het voorstellen van een waterpomp die een verschil in waterdruk veroorzaakt. In plaats van chemische processen in een batterij die het potentiaal creëren voor elektronen om van de ene klem naar de andere te stromen, hebben waterpompen het potentieel om aan de ene kant water aan te zuigen en water door de uitlaatslang te duwen.
De betekenis van ohm: elektrische weerstand
In de elektrotechniek is een ohm (Ω) een eenheid die wordt gebruikt om de elektrische weerstand van een belasting binnen een bepaald circuit te meten. Elk component dat de elektrische stroom in een circuit tegenwerkt of vertraagt, kan als belasting worden beschouwd en veroorzaakt enige elektrische weerstand.
Weerstand (Ω) = ρ ℓ/ A
Waar:
ρ = de elektrische soortelijke weerstand van een materiaal, gemeten in ohm‑meter (Ω·m)
ℓ = draadlengte in meters (m)
A = dwarsdoorsnede van de draad (m^2)
Een andere analogie om elektrische weerstand te visualiseren is het voorstellen van water dat door leidingen van verschillende afmetingen stroomt. Dunne draden vervangen door dikkere draden om de elektrische weerstand te verlagen, is als het vervangen van smalle leidingen door bredere, zodat water met minder beperking kan stromen. Ook langere draden veroorzaken meer elektrische weerstand, net zoals langere leidingen zorgen voor een meer beperkende waterstroom door het grotere energieoverdrachtsverlies.
Watt verkennen: vermogensberekening
Watt (W) is een eenheid voor het meten van elektrisch vermogen, dat kan worden berekend door spanning (V) en stroom (I) te vermenigvuldigen. Door zowel de spanning als de stroom gelijktijdig met twee meetinstrumenten te meten, krijgt de gebruiker de noodzakelijke parameters voor het berekenen van het energieverbruik van het aantal watt dat een actuator op een bepaald moment opneemt. Dit bepaalt de hoeveelheid arbeid die over een bepaalde tijd wordt verricht (joule per seconde). De relaties tussen vermogen, stroom en spanning vind je in de wet van Watt, zoals hieronder weergegeven:
P = V × I
Vermogen = Spanning × Stroom
1 W = (1 V) × (1 A)
1 W = (1 J/ 1 coulomb) × (1 coulomb/ seconde)
1 W = 1 J/ seconde
Een andere analogie om elektrisch vermogen te visualiseren, is stromend water dat energie opwekt door van een bepaalde hoogte te vallen en op een waterrad te landen. In plaats van de elektrische stroom die arbeid laat verrichten door een DC‑motor, veroorzaakt de stroom van vallend water een rotatiebeweging van een waterrad, dat kan worden gebruikt om graan tot meel te malen.
Elektrische parameters berekenen en meten
De relaties tussen spanning, stroom en weerstand vind je in de wet van Ohm, waar:
Spanning = Stroom × Weerstand
V = I × R
I = V/ R
R = V/ I
Onder bepaalde omstandigheden kunnen deze formules ook in combinatie met die uit de wet van Watt worden gebruikt om een circuit te analyseren, en ze zijn zeer nuttig bij het berekenen van een ontbrekende variabele of parameter. Dit kan soms te maken hebben met beperkingen in welke variabelen veilig of handig gemeten kunnen worden. Deze formules zijn ook nuttig als een meetinstrument bepaalde variabelen nauwkeuriger kan meten dan andere.
Multimeters zijn wellicht de meest voorkomende meetinstrumenten in de elektrotechniek vanwege hun veelzijdigheid en de mogelijkheid om de meeste elektrische parameters te meten die we nodig hebben. Omdat multimeters verschillende functies, bereikinstellingen en poortconfiguraties kunnen hebben, is het belangrijk om je multimeter correct te configureren volgens de handleiding en de aanbevelingen van de fabrikant voordat je een meting uitvoert.
Een DMM (digitale multimeter) in serie in een circuit zorgt voor directer contact, wat resulteert in hogere nauwkeurigheid en precieze metingen van de stroomopname. Stroomtangen zijn niet ideaal bij een plotselinge stijging of daling van de stroom en zijn over het algemeen minder nauwkeurig dan een digitale multimeter; ze worden echter in bepaalde omstandigheden toch nuttige meetinstrumenten. Stroomtangen zijn handiger omdat ze eenvoudig om draden klemmen, terwijl een DMM vereist dat de gebruiker het circuit onderbreekt om de DMM in serie te plaatsen om de stroom te meten. Als de stroom continu is, kunnen stroomtangen ook worden gebruikt om te achterhalen of een elektrische actuator vastloopt of defect is.
Ampère, volt en watt gebruiken in praktische toepassingen
Nu we de basis hebben behandeld, kunnen we deze kennis toepassen bij het kiezen van de componenten die we met actuators gaan gebruiken. Bij het kiezen van een voeding en/of besturingskast moeten we ervoor zorgen dat deze apparaten modellen zijn die dezelfde spanningswaarde leveren als de bedrijfsspanning van onze gekozen actuator. We moeten ook verifiëren dat de actuator die we zullen gebruiken een stroomopname heeft die kleiner is dan of gelijk is aan wat de voeding en/of besturingskast aankan.
Als je een voeding of controller wilt vervangen voor een DC‑actuator die een ontbrekend label (of geen informatie) heeft, meet dan de spanningsval tussen de twee klemmen met een multimeter. Controleer vervolgens hoeveel ampère de motor trekt bij volle belasting. Dit helpt om een beter inzicht te krijgen in het elektrische energieverbruik van de actuator en welke specificaties je moet zoeken als je de andere elektrische componenten moet vervangen die samen met de actuator worden bekabeld.
SAMENVATTING
Kennis van de verschillende elektrische termen die in de industrie worden gebruikt, is cruciaal om te begrijpen welke stroombron, controller en/of actuator de juiste specificaties hebben om aan elkaars elektrische veiligheidsvereisten te voldoen. Het is ook nuttig om de algemene specificaties, beperkingen en compatibiliteit van andere componenten binnen elektrische systemen en apparaten te bepalen.
We hopen dat je dit even informatief en interessant vond als wij, vooral als je benieuwd was naar het verschil tussen ampère, volt en watt bij het gebruik van actuators! Als je vragen hebt of onze producten verder wilt bespreken, neem dan gerust contact met ons op! We zijn experts in ons vak en helpen je graag op elke mogelijke manier.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123