Pri výbere správneho napätia pre aktuátor je kľúčové zohľadniť množstvo premenných, ktoré mu umožnia pracovať na plný výkon. Medzi hlavné patrí dostupný prúd aktuátora, napätie, výkon (t. j. voľba vhodného napájacieho zdroja), úbytky napätia a tiež rýchlosť a sila, ktorú od lineárneho aktuátora potrebujete.
Okrem množstva dodávaného napätia je dôležitá aj jeho kvalita. Poznať rozdiel medzi neregulovaným napájacím zdrojom, lineárnym napájacím zdrojom a spínaným napájacím zdrojom vám v tomto smere môže ušetriť peniaze. Namiesto toho, aby vás zmiatla spleť rôznych technických informácií online, náš základný sprievodca vás prevedie všetkými elektrickými hľadiskami, aby ste mali znalosti na najlepšie nákupné rozhodnutie.
Dostupnosť napájania
Napätie aktuátora možno dodať dvoma spôsobmi – buď veľkou batériou, alebo častejšie napájacím zdrojom. Lineárne napájacie zdroje prijímajú striedavý prúd (AC) a cez sériu krokov dodávajú jednosmerný prúd (DC) nasledovne:
- AC prechádza znižovacím transformátorom, ktorý zníži napätie.
- Mostíkový usmerňovač odstráni zápornú polaritu signálu AC.
- Obvod pozostávajúci z paralelne pripojených kondenzátorov vyhladí signál, aby vznikol výstup napätia podobný DC.
- Regulátor vytvára špecifické konštantné výstupné napätie.
Neregulované napájacie zdroje nemajú regulačný obvod, a preto produkujú zvlnené výstupné napätie, čo je nežiadúce, ak potrebujete presné napätie. Ak však potrebujete cenovo dostupný zdroj nízkonapäťového elektrického aktuátora, neregulovaný napájací zdroj je správna voľba.
Lineárne napájacie zdroje bývajú menej účinné, pretože pri znižovaní a udržiavaní napätia na konštantnej úrovni regulátor rozptyľuje veľké množstvo tepla. Preto je pri voľbe napätia pre aktuátor najlepšie zostať pri spínanom napájacom zdroji.
Spínané napájacie zdroje
Spínaný napájací zdroj používa polovodičové spínacie techniky, na rozdiel od lineárnej regulácie, aby vytvoril konkrétne výstupné napätie. Sú výrazne účinnejšie (t. j. s menším vyžarovaním tepla) a často aj ľahšie vďaka menšiemu transformátoru.
Počet aktuátorov
Pri výbere napájacieho zdroja je dôležité zvážiť aj to, koľko lineárnych aktuátorov chcete použiť. Ak sú lineárne aktuátory zapojené do série, napätie napájacieho zdroja sa medzi ne rozdelí. Napríklad, ak máte dva 12VDC lineárne aktuátory zapojené do série a pripojené k 12VDC napájaciemu zdroju, každý lineárny aktuátor dostane len 6VDC, čo znamená, že aktuátory budú bežať len na polovicu svojej kapacity – čo nie je ideálne.
Naopak, paralelné zapojenie týchto dvoch lineárnych aktuátorov jednoducho zdvojnásobí odber prúdu, no napätie zostane rovnaké, čo je v poriadku, pokiaľ neprekročíte menovitý prúd vášho napájacieho zdroja. Ak treba napájať viac ako jeden lineárny aktuátor, najmä ak sa líšia elektrickými vlastnosťami, je dobrým zvykom použiť pre každý samostatný napájací zdroj.
Úbytky napätia
V niektorých prípadoch môžu byť napájací zdroj a lineárny aktuátor od seba pomerne vzdialené, čo si vyžaduje dlhý kábel. To môže v dôsledku vnútorného odporu vodiča spôsobiť úbytok napätia na kábli. Základná rovnica na výpočet úbytku napätia na kábli je nasledovná:
Kde:
– úbytok napätia [V].
– dĺžka kábla [m].
– prúd [A].
– rezistivita medi [Ω∙mm2/m].
– prierezová plocha kábla [mm2].
Napríklad sa používa napätie lineárneho aktuátora 12VDC pri 8A (plné zaťaženie). Použitý je napájací zdroj 12VDC 10A, ale s 50 m medeným káblom (prierez 4 mm2) pripojeným k lineárnemu aktuátoru. S použitím vyššie uvedenej rovnice je úbytok napätia 1,7 V pri rezistivite 0,017*. Preto by lineárny aktuátor bežal len pri dodanom napätí 10,3 V.
*Rezistivita medi pri 20°C; úbytok napätia by sa zvyšoval približne o 0,4 % za každý °C nárast.
Tento úbytok napätia môže byť oveľa vyšší, ak zohľadníte korekčné tabuľky, vnútorné úbytky napätia na riadiacej jednotke/ovládači a ďalšie elektrické straty spôsobené konektormi. Preto by ste pri výbere správneho napätia pre váš lineárny aktuátor mali úbytky napätia brať do úvahy.
Jedným zo spôsobov, ako minimalizovať úbytok napätia, je zväčšiť prierezovú plochu kábla, čím sa zníži vnútorný odpor. Prípadne možno káble uložiť do zeme, aby sa predišlo priamemu slnku a kolísaniu úbytkov napätia v dôsledku zmien teploty kábla počas dňa.
Ďalej, na ilustrovanie významu použitia medeného kábla oproti oceľovému či hliníkovému káblu, nasledujúci graf ukazuje, že medený kábel má po celej dĺžke najnižší úbytok napätia.
Rýchlosť a sila
Pomalšie lineárne aktuátory spravidla znamenajú vyšší výstup sily a naopak. Vyššie napätie je však jedným z ukazovateľov, že motor lineárneho aktuátora je výkonnejší a môže z neho vyjsť viac sily. Naopak, nízkonapäťový motor elektrického aktuátora možno spárovať s prevodom, aby sa lineárny aktuátor zrýchlil alebo sa zvýšila jeho výstupná sila.
V každom prípade je dôležité zvoliť správne napätie aktuátora, aby mohol pracovať na špičkový výkon. Počas prevádzky potom môžete v prípade potreby znížiť rýchlosť a silu znížením napätia pomocou ovládača.
Možnosti od Progressive Automations
Existujú dve hlavné možnosti – vybrať napájací zdroj so správnym napätím pre váš lineárny aktuátor alebo zvoliť napäťovo prispôsobený (aktuátor so zmeniteľným napätím) lineárny aktuátor, ktorý bude vyhovovať vášmu napájaciemu zdroju. Pokiaľ ide o druhú možnosť, Progressive Automations ponúka predovšetkým lineárne aktuátory 12VDC, no nájdu sa aj modely až do 24VDC, 36VDC a 48VDC. Navyše, model PA-12 možno prispôsobiť na 7,5VDC, ak sa používa nízkonapäťový napájací zdroj pre elektrický aktuátor.
Progressive Automations tiež ponúka napájacie zdroje prispôsobené ich lineárnym aktuátorom, čo výber zjednodušuje. Ako už bolo spomenuté, uistite sa, že napájací zdroj má dostatočne vysoké napätie na prevádzku lineárneho aktuátora. Ak je aktuátor hodnotený na 12VDC, použite napájací zdroj 12VDC, pokiaľ sú blízko seba, inak zvoľte vyššie napätie, aby ste pokryli straty. Taktiež sa uistite, že prúd napájacieho zdroja je vyšší než odber prúdu lineárneho aktuátora pri plnom zaťažení, inak hrozí prehriatie napájacieho zdroja.
Záver
Je zrejmé, že výber správneho napätia pre váš aktuátor zabezpečí efektívnu prevádzku pri menovitej rýchlosti a sile. Keď budete myslieť na úbytky napätia na kabeláži, typ použitého napájacieho zdroja a požadovanú rýchlosť/silu, môžete si byť istí, že robíte správne rozhodnutie.