Wybierając odpowiednie napięcie siłownika, kluczowe jest uwzględnienie liczby zmiennych, które pozwolą mu pracować z pełnym potencjałem. Do najważniejszych należą dostępny prąd siłownika, napięcie, moc (tj. wybór odpowiedniego zasilacza), spadki napięcia, a także prędkość i siła wymagana od siłownika liniowego.
Co więcej, liczy się nie tylko wartość dostarczanego napięcia, ale też jego jakość. Znajomość różnic między zasilaczem niestabilizowanym, zasilaczem liniowym a zasilaczem impulsowym może okazać się kluczowa. Zamiast gubić się w gąszczu informacji technicznych online, nasz niezbędny przewodnik przeprowadzi Cię przez wszystkie kwestie elektryczne, abyś mógł podjąć najlepszą decyzję zakupową.
Dostępność zasilania
Napięcie siłownika można dostarczyć na dwa sposoby – z dużego akumulatora lub, co częstsze, zasilacza. Zasilacze liniowe przyjmują prąd przemienny (AC) i na wyjściu dostarczają prąd stały (DC) w kilku krokach, jak poniżej:
- AC przechodzi przez transformator obniżający napięcie.
- Mostek prostowniczy (full-bridge) odcina ujemną połówkę sygnału AC.
- Układ z równolegle połączonymi kondensatorami wygładza sygnał, tworząc wyjście z napięciem zbliżonym do DC.
- Stabilizator wytwarza określone, stałe napięcie wyjściowe.
Zasilacze niestabilizowane nie mają układu regulacji, dlatego na wyjściu występuje pofalowane napięcie, co jest niepożądane, gdy potrzebne jest precyzyjne napięcie. Jeżeli jednak wymagane jest niedrogie źródło zasilania dla niskonapięciowego siłownika elektrycznego, zasilacz niestabilizowany będzie właściwym wyborem.
Zasilacze liniowe zwykle nie są bardzo wydajne, ponieważ wydzielają dużo ciepła, gdy stabilizator obniża napięcie i utrzymuje je na stałym poziomie. Dlatego, wybierając napięcie dla siłownika, najlepiej postawić na zasilacz impulsowy.
Zasilacze impulsowe
Zasilacz impulsowy wykorzystuje techniki przełączania półprzewodnikowego zamiast regulacji liniowej, aby uzyskać konkretne napięcie wyjściowe. Są znacznie bardziej efektywne (tj. mniejsze wydzielanie ciepła) i często lżejsze dzięki zastosowaniu mniejszego transformatora.
Liczba siłowników
Wybierając zasilacz, warto także uwzględnić, ile siłowników liniowych zamierzasz użyć. Jeśli siłowniki liniowe są połączone szeregowo, napięcie zasilacza jest dzielone między nie. Na przykład, jeśli masz dwa siłowniki liniowe 12VDC połączone szeregowo i podłączone do zasilacza 12VDC, każdy siłownik otrzyma tylko 6VDC, co oznacza pracę z połową możliwości – rozwiązanie nieoptymalne.
Przeciwnie, połączenie tych dwóch siłowników równolegle spowoduje jedynie podwojenie poboru prądu przy zachowaniu tego samego napięcia, co jest w porządku, o ile nie zostanie przekroczony znamionowy prąd zasilacza. Jeśli trzeba zasilić więcej niż jeden siłownik liniowy, zwłaszcza gdy różnią się parametrami elektrycznymi, dobrą praktyką jest stosowanie oddzielnych zasilaczy dla każdego.
Spadki napięcia
W niektórych przypadkach zasilacz i siłownik liniowy mogą być od siebie dość oddalone, co wymaga długiego przewodu. Może to powodować spadek napięcia na kablu z powodu rezystancji wewnętrznej przewodnika. Podstawowe równanie do obliczania spadku napięcia na kablu jest następujące:
Gdzie:
– spadek napięcia [V].
– długość kabla [m].
– prąd [A].
– rezystywność miedzi [Ω∙mm2/m].
– pole przekroju poprzecznego kabla [mm2].
Na przykład użyto siłownika liniowego o napięciu 12VDC i prądzie 8A (pełne obciążenie). Zastosowano zasilacz 12VDC 10A, ale połączony z siłownikiem kablem miedzianym o długości 50 m (pole przekroju 4 mm2). Korzystając z powyższego równania i rezystywności 0.017*, spadek napięcia wynosi 1.7 V. W rezultacie siłownik liniowy pracowałby przy napięciu zasilania 10.3 V.
*Rezystywność miedzi w 20°C; spadek napięcia zwiększa się o około 0,4% na każdy °C wzrost.
Spadek napięcia może być znacznie większy po uwzględnieniu tablic korekcyjnych, spadków napięcia wewnątrz sterownika/drivera oraz innych strat elektrycznych wynikających ze złączy kablowych. Dlatego, wybierając właściwe napięcie dla swojego siłownika liniowego, należy uwzględnić spadki napięcia.
Jednym ze sposobów ograniczenia spadku napięcia jest zwiększenie pola przekroju poprzecznego kabla, a tym samym zmniejszenie jego rezystancji wewnętrznej. Alternatywnie, przewody można układać w ziemi, aby uniknąć bezpośredniego nasłonecznienia i zapobiec wahaniom spadków napięcia wynikającym ze zmian temperatury kabli w ciągu dnia.
Co więcej, aby zobrazować korzyści z użycia kabla miedzianego zamiast stalowego lub aluminiowego, poniższy wykres pokazuje, że kabel miedziany ma najniższy spadek napięcia na całej długości.
Prędkość i siła
Wolniejsze siłowniki liniowe zazwyczaj zapewniają większą siłę wyjściową i odwrotnie. Wyższe napięcie jest jednak jednym z sygnałów, że silnik siłownika jest mocniejszy i może wygenerować większą siłę. Z drugiej strony niskonapięciowy elektryczny silnik siłownika można połączyć z przekładnią, aby przyspieszyć ruch siłownika liniowego lub zwiększyć jego siłę wyjściową.
Tak czy inaczej, ważne jest, aby dobrać właściwe napięcie siłownika, by pracował z maksymalną wydajnością. Następnie, podczas pracy, prędkość i siłę można zmniejszyć za pomocą sterownika, obniżając napięcie, jeśli zajdzie taka potrzeba.
Opcje oferowane przez Progressive Automations
Istnieją dwie główne opcje – wybrać zasilacz o odpowiednim napięciu dla siłownika liniowego albo zdecydować się na siłownik liniowy dostosowany napięciowo (siłownik ze zmiennym napięciem) do dostępnego zasilacza. W odniesieniu do drugiej opcji, Progressive Automations oferuje przede wszystkim siłowniki liniowe 12VDC, ale dostępne są modele aż do 24VDC, 36VDC i 48VDC. Ponadto model PA-12 można dostosować do 7.5VDC, jeśli używany jest niskonapięciowy zasilacz siłownika elektrycznego.
Progressive Automations oferuje także zasilacze dopasowane do swoich siłowników liniowych, co upraszcza proces wyboru. Jak wspomniano wcześniej, upewnij się, że zasilacz ma wystarczająco wysokie napięcie, aby zasilić siłownik liniowy. Jeśli siłownik ma znamionowe 12VDC, użyj zasilacza 12VDC, o ile znajdują się blisko siebie; w przeciwnym razie wybierz zasilacz o wyższym napięciu, aby skompensować straty. Upewnij się również, że prąd zasilacza jest wyższy niż pobór prądu siłownika liniowego przy pełnym obciążeniu, w przeciwnym razie ryzykujesz przegrzaniem zasilacza.
Podsumowanie
Wybór właściwego napięcia dla siłownika zapewni jego wydajną pracę oraz utrzymanie znamionowej prędkości i siły. Mając świadomość spadków napięcia na okablowaniu, rodzaju zastosowanego zasilacza oraz wymaganej prędkości/siły, możesz mieć pewność, że podejmujesz właściwą decyzję.