Branża elektryczna używa wielu różnych terminów do opisywania parametrów i wymagań urządzeń elektronicznych. Na przykład na etykiecie zasilacza można zobaczyć oznaczenie prądowe "20 A", napięcie wyjściowe "12 VDC" oraz opis wskazujący "240 W" w watach. Zrozumienie znaczenia tych oznaczeń jest szczególnie ważne, aby zapewnić prawidłowe działanie i spełnić wymagania bezpieczeństwa elektrycznego podczas integrowania siłowników razem z innymi komponentami elektrycznymi. W tym artykule omówimy różnice między amperami, woltami i watami podczas pracy z elektrycznymi siłownikami liniowymi.
Zrozumienie amperów: pomiar przepływu prądu
W branży elektrycznej prąd oznacza natężenie przepływu elektronów i mierzy się go w amperach (A). Prąd elektryczny wyrażony w amperach odnosi się do tego, ile kulombów elektronów przepływało przez ścieżkę obwodu w każdej sekundzie.
1 kulomb ≈ 6,241,509,074,460,762,607 elektronów
1 kulomb ≈ 6,24 × 10^18 elektronów
1 A ≈ 1 kulomb/ sekunda
Dlatego:
1 A ≈ 6,24 × 10^18 elektronów/ s
Inna analogia pomagająca zobrazować przepływ elektryczności przez przewody to wyobrażenie sobie wody płynącej w rurach. Zamiast elektronów na sekundę, jak w amperach (A), przepływ wody w rurach można mierzyć jednostkami takimi jak litry na sekundę (l/s).
Definiowanie woltów: różnica potencjałów elektrycznych
Wolt (V) to jednostka napięcia, które reprezentuje różnicę potencjałów elektrycznych między dwoma punktami w obwodzie. Ta różnica potencjałów umożliwia wykonanie pracy, takiej jak zapalenie żarówki lub cykliczne poruszanie siłownika liniowego tam i z powrotem. W zależności od tego, czy siłownik jest zasilany prądem AC czy DC, jego napięcie może być podane jako "VAC" lub "VDC".
J = jednostka energii znana jako "dżul"
Napięcie = energia potencjalna/ elektrony
Zatem:
1 V = 1 J/ 1 kulomb
Inna analogia pomagająca zobrazować różnicę potencjałów elektrycznych między zaciskami (+) dodatnim i (-) ujemnym baterii to wyobrażenie sobie pompy wodnej wywołującej różnicę ciśnień. Zamiast procesów chemicznych wewnątrz baterii, które powodują przepływ elektronów z jednego zacisku do drugiego, pompa wodna wytwarza potencjał do zasysania wody z jednej strony i tłoczenia jej przez wąż wylotowy.
Znaczenie omów: rezystancja elektryczna
W branży elektrycznej om (Ω) to jednostka używana do pomiaru rezystancji elektrycznej obciążenia w danym obwodzie. Każdy element, który przeciwstawia się albo spowalnia przepływ prądu w obwodzie, można uznać za obciążenie i będzie powodował pewną rezystancję elektryczną.
Rezystancja (Ω) = ρ ℓ/ A
Gdzie:
ρ = rezystywność elektryczna materiału mierzona w jednostkach om·metr (Ω·m)
ℓ = długość przewodu w metrach (m)
A = pole przekroju poprzecznego przewodu (m^2)
Kolejna analogia pomagająca zobrazować rezystancję elektryczną to wyobrażenie sobie wody płynącej w rurach o różnej średnicy. Zastępowanie cienkich przewodów grubszymi w celu zmniejszenia rezystancji elektrycznej jest jak zastępowanie wąskich rur szerszymi, aby woda mogła płynąć z mniejszymi ograniczeniami. Dłuższe przewody powodują też większą rezystancję — podobnie jak dłuższe rury powodują bardziej ograniczony przepływ z powodu większych strat energii.
Zrozumienie watów: obliczanie mocy
Wat (W) to jednostka używana do pomiaru mocy elektrycznej, którą można obliczyć, mnożąc napięcie (V) i prąd elektryczny (I). Jednoczesny pomiar napięcia i prądu dwoma przyrządami pomiarowymi pozwala uzyskać niezbędne parametry do obliczenia poboru mocy — czyli watów pobieranych przez siłownik w danej chwili. Służy to określeniu ilości wykonanej pracy w czasie (dżule na sekundę). Zależności między mocą, prądem i napięciem opisuje prawo Watta, jak poniżej:
P = V × I
Moc = Napięcie × Prąd
1 W = (1 V) × (1 A)
1 W = (1 J/ 1 kulomb) × (1 kulomb/ sekunda)
1 W = 1 J/ sekundę
Inna analogia pomagająca zwizualizować moc elektryczną to wyobrażenie sobie spadającej z pewnej wysokości wody, która uderza w koło wodne i wytwarza moc. Zamiast przepływu elektryczności powodującego wykonywanie pracy przez silnik prądu stałego, przepływ spadającej wody wywołuje ruch obrotowy koła wodnego, który można wykorzystać do mielenia ziarna na mąkę.
Obliczanie i pomiar parametrów elektrycznych
Zależności między napięciem, prądem i rezystancją opisuje prawo Ohma, gdzie:
Napięcie = Prąd × Rezystancja
V = I × R
I = V/ R
R = V/ I
W pewnych warunkach wzory te można też łączyć z równaniami wynikającymi z prawa Watta, aby analizować obwód — jest to bardzo pomocne przy obliczaniu brakującej wielkości lub parametru. Czasem wynika to z ograniczeń dotyczących tego, jakie wielkości można bezpiecznie lub wygodnie zmierzyć. Równania te są również przydatne wtedy, gdy dany przyrząd potrafi mierzyć niektóre wielkości z większą dokładnością niż inne.
Multimetry to prawdopodobnie najczęściej spotykane przyrządy pomiarowe w elektryce ze względu na ich wszechstronność i możliwość pomiaru większości potrzebnych parametrów elektrycznych. Ponieważ multimetry mogą mieć różne funkcje, zakresy i wymagania dotyczące podłączenia przewodów, przed wykonaniem pomiaru należy poprawnie skonfigurować multimetr zgodnie z instrukcją obsługi i zaleceniami producenta.
Włączenie DMM (Digital Multi-Meter) szeregowo w obwód zapewnia bardziej bezpośredni kontakt, co przekłada się na większą dokładność i precyzyjne odczyty poboru prądu. Mierniki cęgowe nie są idealne przy nagłych wzrostach lub spadkach prądu i z reguły są mniej dokładne niż cyfrowy multimetr, jednak w pewnych warunkach stają się bardzo pomocnymi przyrządami pomiarowymi. Mierniki cęgowe są wygodniejsze, ponieważ łatwo obejmują przewód, podczas gdy DMM wymaga przerwania obwodu i wpięcia go szeregowo, aby zmierzyć prąd. Jeśli przepływ prądu jest ciągły, mierniki cęgowe można także wykorzystać, aby sprawdzić, czy elektryczny siłownik się nie zaciera lub nie jest uszkodzony.
Wykorzystanie amperów, woltów i watów w praktycznych zastosowaniach
Teraz, gdy znamy podstawy, możemy zastosować tę wiedzę przy wyborze komponentów, których będziemy używać z siłownikami. Wybierając zasilacz i/lub skrzynkę sterującą, musimy upewnić się, że urządzenia te dostarczają takie samo napięcie, jak napięcie robocze naszego wybranego siłownika. Musimy też zweryfikować, że prąd pobierany przez siłownik jest mniejszy lub równy wartości, do jakiej zasilacz i/lub skrzynka sterująca są przystosowane.
Jeśli chcesz wymienić zasilacz lub sterownik do siłownika DC, który nie ma etykiety (lub brak informacji), zmierz spadek napięcia między jego dwoma zaciskami za pomocą multimetru. Następnie sprawdź, ile amperów pobiera silnik przy pełnym obciążeniu. Pomoże to lepiej zrozumieć pobór mocy siłownika oraz wskazać, jakich parametrów szukać, jeśli trzeba wymienić inne komponenty elektryczne, które będą okablowane razem z siłownikiem.
PODSUMOWANIE
Znajomość różnych terminów elektrycznych używanych w branży jest kluczowa, aby zrozumieć, które źródło zasilania, sterownik i/lub siłownik będą miały odpowiednie parametry, by spełnić wzajemne wymagania bezpieczeństwa elektrycznego. Jest to również przydatne do określania ogólnych parametrów, ograniczeń i kompatybilności innych komponentów znajdujących się w systemach i urządzeniach elektrycznych.
Mamy nadzieję, że materiał okazał się dla Ciebie równie pouczający i ciekawy jak dla nas, zwłaszcza jeśli ciekawiły Cię różnice między amperami, woltami i watami podczas używania siłowników! Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub chcesz porozmawiać o naszych produktach, nie wahaj się z nami skontaktować! Jesteśmy ekspertami w tym, co robimy, i z przyjemnością pomożemy w każdy możliwy sposób.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123