Potência. Potência (watts). Consumo de energia. Todos esses termos podem ser usados ao falar sobre o consumo de energia de um atuador linear elétrico. Mas o que exatamente eles significam e como calcular o consumo de energia de um motor de 12 VCC ou de qualquer motor/atuador linear? É exatamente isso que pretendemos mostrar neste artigo.
Consumo de corrente dos atuadores lineares
Atuadores lineares elétricos fabricados pela Progressive Automations utilizam motores de CC. Dependendo da força que o atuador linear pode aplicar, o tamanho do motor de CC vai variar. Quanto maior a força, maior será o motor de CC.
Motores de CC com baixo consumo de corrente geralmente serão usados no atuador com menor classificação de força — o mesmo vale para um motor de CC com maior consumo de corrente em atuadores com classificações de força mais altas. As classificações de consumo de corrente são fornecidas como um limite para a corrente máxima que o motor de CC consumirá ao aplicar uma força igual à força nominal de um atuador.
Por exemplo, um modelo PA-04-400LB em estoque tem uma carga de 400 lbf e valor nominal de consumo de corrente de 12 A. Nesse caso, quando 400 lbf são aplicados ao atuador, o consumo de corrente será de 12 A com entrada de 12 VCC. Embora 12 A a 400 lb seja o valor nominal, o uso do atuador na sua aplicação pode resultar em uma força menor aplicada. No entanto, o consumo de corrente do restante do seu sistema (ou seja, caixa de controle, sensores ativos etc.) pode resultar em um consumo de corrente geral mais alto do sistema, o que significa que o consumo de energia do motor de CC será maior.
Interpolação de dados
Vamos considerar um cenário em que uma força de 150 lbf é aplicada ao modelo PA-04-400LB para ver a leitura de consumo de corrente em um gráfico. Abaixo está um gráfico de carga versus corrente. Precisaremos criar uma equação para interpolar o consumo de corrente em uma classificação de força específica.
A corrente em vazio é de 4 A e a corrente em carga máxima é de 12 A. O que vemos é uma relação linear direta entre um aumento na carga e um aumento no consumo de corrente. Como se trata de uma relação linear, podemos aplicar uma fórmula de reta:
y = mx + b
Onde,
y = Corrente (A) a 12 VCC
x = Carga (lb)
m = inclinação da linha de corrente versus carga do PA-04 de 400 lb
b = consumo de corrente em vazio do PA-04
Como já temos os valores para y e b, precisamos determinar m. Para encontrar m, precisamos selecionar dois pontos arbitrários na inclinação. Usaremos os valores em vazio e em carga máxima para y e x. Use a equação abaixo para determinar m.
Agora, podemos calcular o consumo de corrente em 150 lb de força substituindo na fórmula da reta.
Quando você usa a equação acima com uma carga de 150 lb, o consumo de corrente resulta em 7 A.
Calculando o consumo de energia
O consumo de energia do seu atuador linear com base em valores ideais e reais pode variar devido a fatores externos, tais como:
- Temperatura ambiente.
- Condições de operação.
- Variação na construção do motor.
- Uso de equipamentos de controle de terceiros.
- Força aplicada real.
Consumo de energia ideal
A equação básica para calcular o consumo de energia é a seguinte:
Potência = Tensão * Corrente
Se quisermos calcular o consumo de energia do PA-04-400LBS quando uma carga de 150 lb é aplicada, podemos substituir na equação o consumo de corrente calculado de 7 A.
Usando a fórmula de consumo de energia acima, o consumo de potência calculado a 150 lb para o PA-04-400LB é de 84 W. Isso significa que você pode comparar vários modelos ou múltiplos atuadores lineares dentro de um sistema para determinar o consumo de energia e se ele atende aos requisitos da sua aplicação. Caso contrário, você sempre pode diminuir a carga, optar por um atuador linear eficiente em energia ou reduzir o consumo de corrente geral do sistema. No entanto, o valor de potência calculado acima é teórico. Portanto, vamos calcular uma medição real.
Consumo de energia real
Para obter uma medição real do consumo de energia do atuador linear em movimento contínuo com uma carga aplicada fixa, você precisará de um voltímetro e um amperímetro para medir a tensão de entrada real e o consumo de corrente.
Por exemplo, a tensão de entrada pode ser de 12,2 VCC e o consumo de corrente pode ser de 7,4 A. Nessa circunstância, o consumo de energia será de 90,3 W (ao usar a fórmula de consumo de energia descrita acima). Comparando o consumo de corrente real versus o ideal, podemos determinar a variação percentual entre os dois valores.
Consumo de energia real = 90,3 W
Consumo de energia ideal = 84 W
Para uma diferença de 6,3 W, há um aumento de potência de 7,6% com base no valor ideal quando comparado ao valor real.
Ajuste seu sistema conforme necessário
Com esses cálculos de consumo de energia, você pode medir com segurança e precisão a necessidade de energia no seu sistema para permitir uma distribuição de energia suficiente e medidas de segurança que podem ser aplicadas. Pode ser necessário ajustar a sua carga, o atuador linear ou a fonte de alimentação do atuador linear para garantir que tudo funcione sem exceder os limites.
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