Moc. Waty. Zużycie energii. Wszystkie te pojęcia pojawiają się przy omawianiu poboru mocy przez elektryczne siłowniki liniowe. Ale co dokładnie oznaczają i jak obliczyć pobór mocy silnika prądu stałego 12V lub dowolnego silnika/siłownika liniowego? Właśnie to pokazujemy w tym artykule.
Pobór prądu przez siłowniki liniowe
Elektryczne siłowniki liniowe produkowane przez Progressive Automations wykorzystują silniki prądu stałego (DC). W zależności od siły, jaką siłownik liniowy może wytworzyć, rozmiar silnika DC będzie się różnić. Im większa siła, tym większy silnik DC.
Silniki DC o niskim poborze prądu stosuje się zazwyczaj w siłownikach o mniejszej sile znamionowej – podobnie, silniki DC o wyższym poborze prądu trafiają do siłowników o wyższych parametrach siły. Wartości poboru prądu podaje się jako próg maksymalnego prądu, jaki silnik DC pobierze przy sile równej znamionowej sile siłownika.
Na przykład, model PA-04-400LB dostępny od ręki ma obciążenie 400lbf i znamionowy pobór prądu 12A. W takim przypadku, gdy na siłownik działa 400lbf, pobór prądu wynosi 12A przy zasilaniu 12VDC. Choć 12A przy 400lbs to wartość znamionowa, sposób użycia siłownika w Twoim zastosowaniu może oznaczać mniejszą przyłożoną siłę. Jednak pobór prądu przez pozostałe elementy systemu (np. sterownik, aktywne czujniki itp.) może zwiększyć całkowity pobór prądu w systemie, co oznacza wyższy pobór mocy silnika DC.
Interpolacja danych
Przeanalizujmy scenariusz, w którym na model PA-04-400LB działa siła 150lbf, aby odczytać pobór prądu z wykresu. Poniżej znajduje się wykres zależności prądu od obciążenia. Musimy utworzyć równanie do interpolacji poboru prądu przy określonej sile.
Prąd jałowy to 4A, a prąd przy pełnym obciążeniu to 12A. Widać liniową zależność między wzrostem obciążenia a wzrostem poboru prądu. Skoro jest to zależność liniowa, możemy zastosować równanie prostej:
y = mx + b
Gdzie:
y = Prąd (A) przy 12VDC
x = Obciążenie (lbs)
m = nachylenie prostej zależności prądu od obciążenia dla PA-04 400lbs
b = pobór prądu bez obciążenia (jałowy) dla PA-04
Skoro mamy wartości y i b, musimy wyznaczyć m. Aby znaleźć m, należy wybrać dwa dowolne punkty na prostej. Użyjemy wartości dla braku obciążenia i pełnego obciążenia dla y i x. Skorzystaj z poniższego równania, aby wyznaczyć m.
Teraz możemy obliczyć pobór prądu przy sile 150lbs, podstawiając do równania prostej.
Przy obciążeniu 150lbs z powyższego równania otrzymujemy pobór prądu 7A.
Obliczanie poboru mocy
Pobór mocy Twojego siłownika liniowego, w oparciu o wartości idealne i rzeczywiste, może się różnić z powodu czynników zewnętrznych, takich jak:
- Temperatura otoczenia.
- Warunki pracy.
- Różnice w konstrukcji silnika.
- Użycie zewnętrznego sprzętu sterującego.
- Rzeczywista przyłożona siła.
Pobór mocy w warunkach idealnych
Podstawowe równanie do obliczania poboru mocy wygląda następująco:
Moc = Napięcie * Prąd
Jeśli chcemy obliczyć pobór mocy modelu PA-04-400LBS przy obciążeniu 150lbs, możemy podstawić wyliczony pobór prądu 7A do równania.
Korzystając z powyższego wzoru, obliczony pobór mocy przy 150LB dla PA-04-400LB wynosi 84W. Oznacza to, że możesz porównywać różne modele lub wiele siłowników liniowych w systemie, aby określić pobór mocy i sprawdzić, czy spełnia wymagania Twojego zastosowania. Jeśli nie, zawsze możesz zmniejszyć obciążenie, wybrać bardziej energooszczędny siłownik liniowy albo ograniczyć łączny pobór prądu w systemie. Jednak powyższa wartość mocy jest teoretyczna. Przejdźmy zatem do rzeczywistego pomiaru.
Rzeczywisty pobór mocy
Aby uzyskać rzeczywisty pomiar poboru mocy siłownika liniowego przy ruchu ciągłym z ustalonym obciążeniem, potrzebny będzie woltomierz i amperomierz do pomiaru rzeczywistego napięcia wejściowego oraz poboru prądu.
Przykładowo napięcie wejściowe może wynosić 12.2VDC, a pobór prądu 7.4A. W takim przypadku pobór mocy wyniesie 90.3W (przy użyciu wzoru opisanego powyżej). Porównując rzeczywisty i idealny pobór prądu, możemy określić procentową różnicę między tymi wartościami.
Rzeczywisty pobór mocy = 90.3W
Idealny pobór mocy = 84W
Przy różnicy 6.3W oznacza to wzrost mocy o 7.6% względem wartości idealnej w porównaniu z wartością rzeczywistą.
Dostosuj system odpowiednio
Dzięki tym obliczeniom poboru mocy możesz bezpiecznie i precyzyjnie określić zapotrzebowanie na moc w swoim systemie, zapewniając odpowiednią dystrybucję mocy i środki bezpieczeństwa. Może się okazać, że trzeba skorygować obciążenie, dobrać inny siłownik liniowy lub zasilacz siłownika, aby wszystko działało bez przekraczania limitów.
Skontaktuj się z nami pod numerem 1-800-676-6123 lub napisz do naszego zespołu na adres sales@progressiveautomations.com jeśli masz dodatkowe pytania.