Električna industrija uporablja veliko različnih izrazov za opis nazivnih vrednosti in zahtev elektronskih naprav. Na primer, na nalepki napajalnika ste morda videli nazivni tok "20 A", izhodno napetost "12 VDC" in opis, ki navaja "240 W" v vatih. Razumevanje pomena takšnih nazivov je posebej ključno za zagotovitev pravilnega delovanja in izpolnjevanja zahtev električne varnosti pri integraciji aktuatorjev z drugimi električnimi komponentami. V tem članku bomo obravnavali razliko med amperi, volti in vati pri delu z električnimi linearnimi aktuatorji.
Razumevanje amperov: merjenje pretoka toka
V električni industriji tok predstavlja volumenski pretok elektronov, za enoto merjenja pa uporablja ampere (A) ali "amps". Električni tok, izražen v amperih, pove, koliko kulonov elektronov na sekundo teče po poti tokokroga.
1 kulon ≈ 6,241,509,074,460,762,607 elektronov
1 kulon ≈ 6,24 × 10^18 elektronov
1 A ≈ 1 kulon/ sekundo
Zato:
1 A ≈ 6,24 × 10^18 elektronov/ s
Druga analogija za ponazoritev pretoka elektrike skozi vodnike je predstava o vodi, ki teče skozi cevi. Namesto elektronov na sekundo, ki jih najdemo pri amperih (A), lahko pretok vode skozi cevi merimo z enotami, kot so litri na sekundo (l/s).
Opredelitev voltov: električna potencialna razlika
Volt (V) je enota za napetost, ki predstavlja električno potencialno razliko med dvema točkama v tokokrogu. Ta potencialna razlika omogoča opravljanje dela, kot je prižiganje žarnice ali ciklično premikanje linearnega aktuatorja naprej in nazaj. Glede na to, ali je aktuator na AC ali DC, boste morda našli, da je njegova napetost navedena kot "VAC" ali "VDC".
J = enota energije, imenovana "džul"
Napetost = potencialna energija/ elektroni
Zato:
1 V = 1 J/ 1 kulon
Druga analogija za ponazoritev električne potencialne razlike med (+) pozitivnim in (-) negativnim priključkom baterije je predstava o vodni črpalki, ki povzroča razliko v tlaku vode. Namesto kemičnih procesov v bateriji, ki ustvarijo potencial, da elektroni tečejo z enega priključka na drugega, ima vodna črpalka potencial, da na eni strani vodo vsesa, na drugi pa jo potiska skozi izhodno cev.
Pomen omov: električni upor
V električni industriji je om (Ω) enota, ki se uporablja za merjenje električnega upora obremenitve v danem tokokrogu. Vsaka komponenta, ki nasprotuje ali upočasnjuje pretok električnega toka v tokokrogu, se lahko smatra za obremenitev in povzroča določen električni upor.
Upor (Ω) = ρ ℓ/ A
Kjer:
ρ = specifična električna upornost materiala, merjena v ohm-metrih (Ω·m)
ℓ = dolžina vodnika v metrih (m)
A = prečni prerez vodnika (m^2)
Druga analogija za ponazoritev električnega upora je predstava o vodi, ki teče skozi cevi različnih velikosti. Zamenjava tankih vodnikov z debelejšimi za zmanjšanje električnega upora je kot zamenjava ozkih cevi s širšimi, da voda teče z manj omejitvami. Tudi daljši vodniki povzročajo večji električni upor, tako kot daljše cevi povzročijo bolj omejen pretok vode zaradi večjih izgub prenosa energije.
Razumevanje vatov: izračun moči
Vat (W) je enota za merjenje električne moči, ki jo lahko izračunamo z množenjem napetosti (V) in električnega toka (I). Hkratno merjenje napetosti in toka z dvema merilnima instrumentoma uporabniku omogoča pridobitev potrebnih parametrov za izračun porabe moči, torej vatov, ki jih aktuator v danem trenutku porablja. To omogoča določitev količine opravljenega dela skozi čas (džuli na sekundo). Razmerja med močjo, tokom in napetostjo najdemo v Wattovem zakonu, kot je prikazano spodaj:
P = V × I
Moč = napetost × tok
1 W = (1 V) × (1 A)
1 W = (1 J/ 1 kulon) × (1 kulon/ sekundo)
1 W = 1 J/ sekundo
Druga analogija za ponazoritev električne moči je predstava o tekoči vodi, ki ustvarja moč s padanjem z določene višine na vodno kolo. Namesto da bi pretok elektrike omogočal delo enosmernega motorja, pretok padajoče vode povzroči vrtilno gibanje vodnega kolesa, ki se lahko uporablja za mletje žita v moko.
Izračun in merjenje električnih parametrov
Razmerja med napetostjo, tokom in uporom najdemo v Ohmovem zakonu, kjer:
Napetost = tok × upor
V = I × R
I = V/ R
R = V/ I
V določenih pogojih lahko te formule uporabimo tudi v kombinaciji z Wattovim zakonom za analizo tokokroga, kar je zelo koristno pri izračunu manjkajoče spremenljivke ali parametra. To je lahko posledica omejitev glede tega, katere spremenljivke je mogoče varno ali priročno izmeriti. Te formule so koristne tudi, če lahko merilni instrument nekatere spremenljivke izmeri z večjo točnostjo kot druge.
Multimetri so morda najpogostejši merilni instrument na električnem področju zaradi svoje vsestranskosti in zmožnosti merjenja večine električnih parametrov, ki jih potrebujemo. Ker so multimetri lahko opremljeni z različnimi funkcijami, območji in zahtevami za priklop na porte, je pomembno, da multimeter pred meritvijo pravilno nastavite v skladu z navodili za uporabo in priporočili proizvajalca.
Če je DMM (digitalni multimeter) vezan zaporedno v tokokrog, omogoča bolj neposreden stik, kar prinese večjo točnost in natančna odčitavanja tokovnega odvzema. Kleščni merilniki niso idealni za nenadno naraščanje ali padanje toka in so na splošno manj natančni v primerjavi z digitalnim multimetrom, vendar postanejo koristni merilni instrumenti v določenih pogojih. Kleščni merilniki so bolj priročni, saj jih preprosto namestimo okoli vodnikov, medtem ko mora uporabnik pri DMM prekiniti tokokrog in ga vezati zaporedno, da izmeri tok. Če je pretok toka zvezan, lahko kleščne merilnike uporabite tudi za ugotavljanje, ali je električni aktuator zagozden ali okvarjen.
Uporaba amperov, voltov in vatov v praksi
Zdaj, ko smo osnove pokrili, lahko to znanje uporabimo pri izbiri komponent, ki jih bomo uporabljali z aktuatorji. Pri izbiri napajalnika in/ali krmilne omarice moramo zagotoviti, da bodo te naprave podajale enako napetost kot obratovalna napetost našega izbranega aktuatorja. Prav tako moramo preveriti, da ima aktuator tokovni odvzem, ki je manjši ali enak temu, kar sta napajalnik in/ali krmilna omarica ocenjena, da lahko obvladujeta.
Če želite zamenjati napajalnik ali krmilnik za enosmerni aktuator, ki nima nalepke (ali podatkov), izmerite padec napetosti med njegovima dvema priključkoma z multimetrom. Nato preverite, koliko amperov motor porablja pri polni obremenitvi. To bo pomagalo bolje razumeti porabo električne moči aktuatorja in katere nazivne vrednosti iskati, če morate zamenjati druge električne komponente, ki bodo ožičene skupaj z aktuatorjem.
POVZETEK
Poznavanje različnih električnih izrazov, ki se uporabljajo v industriji, je ključno za razumevanje, katera napajalna enota, krmilnik in/ali aktuator imajo ustrezne nazivne vrednosti, da izpolnijo medsebojne zahteve električne varnosti. Prav tako je koristno za določanje splošnih nazivnih vrednosti, omejitev in združljivosti drugih komponent v električnih sistemih in napravah.
Upamo, da vam je bilo to tako poučno in zanimivo kot nam, še posebej, če ste bili radovedni izvedeti več o razliki med amperi, volti in vati pri uporabi aktuatorjev! Če imate kakršna koli vprašanja ali želite podrobneje razpravljati o naših izdelkih, nas prosimo kontaktirajte! Smo strokovnjaki na svojem področju in z veseljem pomagamo, kjer lahko.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123