A indústria elétrica tem muitos termos diferentes usados para descrever as classificações e os requisitos de dispositivos eletrônicos. Por exemplo, você pode ter visto a etiqueta de uma fonte de alimentação com uma classificação de corrente de "20 A", uma tensão de saída de "12 VDC" e uma descrição indicando "240 W" em watts. Entender o significado por trás desses tipos de classificações é especialmente crucial para garantir o funcionamento adequado e atender aos requisitos de segurança elétrica ao integrar atuadores com outros componentes elétricos. Neste artigo, abordaremos a diferença entre amperes, volts e watts ao trabalhar com atuadores lineares elétricos.
Compreendendo amperes: medição do fluxo de corrente
Na indústria elétrica, a corrente representa o fluxo volumétrico de elétrons e usa ampères (A), ou "amps" abreviado, como unidade de medida. A corrente elétrica expressa em ampères se refere a quantos coulombs de elétrons estavam fluindo pelo caminho de um circuito por segundo.
1 coulomb ≈ 6.241.509.074.460.762.607 elétrons
1 coulomb ≈ 6,24 × 10^18 elétrons
1 A ≈ 1 coulomb/ segundo
Portanto:
1 A ≈ 6,24 × 10^18 elétrons/ s
Outra analogia para visualizar o fluxo de eletricidade através de fios é imaginar água fluindo por tubos. Em vez de elétrons por segundo, como nos ampères (A), a água que flui pelos tubos pode ser medida com unidades como litros por segundo (l/s).
Definindo volts: diferença de potencial elétrico
Volts (V) é a unidade de medida da tensão que representa a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito. Essa diferença de potencial é o que permite realizar trabalho, como acender uma lâmpada ou acionar um atuador linear para frente e para trás. Dependendo de se um atuador é CA ou CC, você pode encontrar sua tensão listada como "VAC" ou "VDC".
J = A unidade de energia conhecida como "joule"
Tensão = Energia potencial/ elétrons
Portanto:
1 V = 1 J/ 1 coulomb
Outra analogia para visualizar a diferença de potencial elétrico entre os terminais (+) positivo e (-) negativo de uma bateria é imaginar uma bomba d’água causando uma diferença na pressão da água. Em vez de processos químicos dentro de uma bateria gerarem o potencial para os elétrons fluírem de um terminal ao outro, bombas d’água têm o potencial de puxar água para dentro de um lado e empurrá-la pela mangueira de saída.
O significado de ohms: resistência elétrica
Na indústria elétrica, um ohm (Ω) é uma unidade usada para medir a resistência elétrica de uma carga dentro de um determinado circuito. Qualquer componente que se oponha ou desacelere o fluxo de corrente elétrica em um circuito pode ser considerado uma carga e causará alguma resistência elétrica.
Resistência (Ω) = ρ ℓ/ A
Onde:
ρ = resistividade elétrica de um material, medida em ohm-metros (Ω·m)
ℓ = comprimento do fio em metros (m)
A = área da seção transversal do fio (m^2)
Outra analogia para visualizar a resistência elétrica é imaginar água fluindo por tubos de tamanhos variados. Substituir fios finos por fios mais grossos para reduzir a resistência elétrica é como substituir tubos estreitos por mais largos para que a água possa fluir com menos restrição. Além disso, fios mais longos causam mais resistência elétrica, assim como tubos mais longos resultam em um fluxo de água mais restritivo devido à maior perda na transferência de energia.
Desvendando watts: cálculo de potência
Watts (W) é uma unidade usada para medir a potência elétrica, que pode ser calculada multiplicando a tensão (V) pela corrente elétrica (I). Medir tanto a tensão quanto a corrente usando dois instrumentos de medição ao mesmo tempo permite obter os parâmetros necessários para calcular o consumo de energia em watts exigidos por um atuador em um dado momento. Isso serve para determinar a quantidade de trabalho realizado ao longo do tempo (joules por segundo). As relações entre potência, corrente e tensão podem ser encontradas na Lei de Watt, como visto abaixo:
P = V × I
Potência = Tensão × Corrente
1 W = (1 V) × (1 A)
1 W = (1 J/ 1 coulomb) × (1 coulomb/ segundo)
1 W = 1 J/ segundo
Outra analogia para visualizar a potência elétrica é imaginar água corrente gerando energia ao cair de certa altura e atingir uma roda d’água. Em vez do fluxo de eletricidade fazer um motor de CC realizar trabalho, o fluxo de água em queda provoca o movimento de rotação da roda d’água, que pode ser usado para moer grãos e transformá-los em farinha.
Calculando e medindo parâmetros elétricos
As relações entre tensão, corrente e resistência podem ser encontradas na Lei de Ohm, onde:
Tensão = Corrente × Resistência
V = I × R
I = V/ R
R = V/ I
Em determinadas condições, essas fórmulas também podem ser usadas em combinação com as encontradas na Lei de Watt para analisar um circuito e se tornam muito úteis ao calcular uma variável ou parâmetro faltante. Às vezes, isso ocorre devido às limitações do que pode ser medido com segurança ou conveniência. Essas fórmulas também são úteis caso um instrumento de medição consiga medir certas variáveis com maior precisão do que outras.
Multímetros são talvez o instrumento de medição mais comum na área elétrica devido à sua versatilidade geral e capacidade de medir a maioria dos parâmetros elétricos de que precisamos. Como os multímetros podem vir com recursos, ajustes de faixa e requisitos de configuração de portas diferentes, é importante configurá-los corretamente de acordo com o manual do usuário e as recomendações do fabricante antes de realizar uma medição.
Ter um DMM (Digital Multi-Meter) em série com um circuito permite um contato mais direto, resultando em maior precisão e leituras exatas de consumo de corrente. Alicates amperímetros não são ideais para aumentos ou quedas repentinos de corrente e, em geral, serão menos precisos em comparação a um multímetro digital; no entanto, tornam-se instrumentos de medição úteis em determinadas condições. Os alicates amperímetros são mais convenientes, pois se prendem facilmente aos condutores, enquanto um DMM exige que o usuário interrompa o circuito para posicioná-lo em série e medir a corrente. Se o fluxo de corrente for contínuo, os alicates amperímetros também podem ser usados para tentar determinar se um atuador elétrico está travando ou com defeito.
Usando amperes, volts e watts em aplicações práticas
Agora que cobrimos o básico, podemos aplicar esse conhecimento na escolha dos componentes que usaremos com os atuadores. Ao escolher uma fonte de alimentação e/ou uma caixa de controle, precisamos garantir que esses dispositivos sejam modelos que forneçam o mesmo valor de tensão que a tensão de operação do nosso atuador escolhido. Também precisamos verificar se o atuador que usaremos tem uma corrente consumida menor ou igual ao que a fonte de alimentação e/ou a caixa de controle foi classificada para suportar.
Se você quiser substituir uma fonte de alimentação ou um controlador de um atuador de CC que esteja sem etiqueta (ou sem informações), meça a queda de tensão entre seus dois terminais usando um multímetro. Em seguida, verifique quantos ampères o motor consome quando está sob carga máxima. Isso ajudará a compreender melhor o consumo de potência elétrica do atuador e quais classificações procurar caso você precise substituir outros componentes elétricos que serão conectados ao atuador.
EM RESUMO
O conhecimento dos diferentes termos elétricos usados no setor é crucial para entender qual fonte de energia, controlador e/ou atuador terá as classificações adequadas para atender aos requisitos de segurança elétrica entre si. Também é útil para determinar as classificações gerais, limitações e compatibilidade de outros componentes encontrados em sistemas e aparelhos elétricos.
Esperamos que você tenha achado isto tão informativo e interessante quanto nós, especialmente se tinha curiosidade em saber mais sobre a diferença entre amperes, volts e watts ao usar atuadores! Se você tiver alguma dúvida ou desejar discutir mais sobre nossos produtos, não hesite em falar conosco! Somos especialistas no que fazemos e teremos prazer em ajudar no que for possível.
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