När det gäller att välja rätt ställdonspänning är det avgörande att beakta antalet variabler som gör att den kan arbeta med sin fulla potential. Dessa huvudsakliga överväganden inkluderar tillgänglig ställdonström, spänning, effekt (dvs. att välja en lämplig strömförsörjning), spänningsfall, samt den hastighet och kraft du behöver från det linjära ställdonet.
Dessutom är det inte bara mängden spänning som tillförs som är viktig, utan även kvaliteten. Att känna till skillnaden mellan en oreglerad strömförsörjning, en linjär strömförsörjning och en switchande nätadapter kan spara dig i detta avseende. Istället för att bli förvirrad av den mängd olika tekniska informationen online, kommer vår viktiga guide att guida dig genom alla elektriska överväganden för att säkerställa att du är utrustad med kunskapen för att fatta det bästa köpbeslutet.
Strömtillgänglighet
Ställdonsspänning kan matas på två sätt – antingen med ett stort batteri eller, vanligare, en strömförsörjning. Linjära strömförsörjningar tar in växelström (AC) och matar ut likström (DC) genom en serie steg, enligt följande:
- Växelströmmen passerar genom en nedtransformator för att sänka spänningen.
- En helbrygglikriktare skär av den negativa polariteten hos växelströmssignalen.
- En krets, bestående av parallellkopplade kondensatorer, jämnar ut signalen för att skapa en likströmsliknande spänningsutgång.
- En regulator producerar en specifik konstant utspänning.
Oreglerade nätaggregat saknar reglerkrets och producerar därför en ripplad utspänning, vilket är oönskat om man behöver en exakt spänning. Om man ändå behöver en prisvärd lösning för en lågspännings elektrisk ställdonkälla är en oreglerad strömförsörjning rätt väg att gå.
Linjära nätaggregat tenderar att inte vara särskilt effektiva eftersom de avger en stor mängd värme när regulatorn försöker sänka spänningen och hålla den konstant. Därför är det bäst att hålla sig till en switchande nätaggregat när man väljer en spänning för ställdonet.
Switchande nätaggregat
Switchande nätaggregat använder halvledartekniker, till skillnad från linjär reglering, för att producera en specifik utspänning. De är mycket effektivare (dvs. mindre värmeavledning) och är ofta lättare på grund av användningen av en mindre transformator.
Antal ställdon
Det är också viktigt att beakta hur många linjära ställdon du tänker använda när du väljer en strömförsörjningOm linjära ställdon är seriekopplade delas ställdonets spänning från strömförsörjningen mellan dem. Om du till exempel har två 12 VDC linjära ställdon seriekopplade och anslutna till en 12 VDC strömförsörjning, skulle varje linjärt ställdon bara få 6 VDC, vilket skulle innebära att ställdonen körs med halva sin kapacitet – inte idealiskt.
Om man däremot parallellkopplar dessa två linjära ställdon, skulle strömförbrukningen fördubblas men spänningen bibehållas, vilket är okej så länge strömförsörjningens nominella ström inte överskrids. Om mer än ett linjärt ställdon behöver strömförsörjas, särskilt om de varierar i elektriska egenskaper, är det bra att använda separata strömförsörjningar för varje.
Spänningsfall
I vissa fall kan en strömförsörjning och ett linjärt ställdon vara placerade ganska långt ifrån varandra, vilket kräver en lång kabel. Detta kan orsaka ett spänningsfall över kabeln på grund av trådens inre resistans. Den grundläggande ekvationen för att beräkna spänningsfallet över en kabel är följande:
Där:
– spänningsfall [V].
– kabellängd [m].
– ström [A].
– kopparresistivitet [Ω∙mm]2/m].
– kabelns tvärsnittsarea [mm]2].
Till exempel används en linjär ställdonspänning på 12 VDC vid 8A (full belastning). En strömförsörjning, märkt för 12 VDC 10A, används men med en 50 m kopparkabel (4 mm2 tvärsnittsarea) ansluten till det linjära ställdonet. Med hjälp av ovanstående ekvation är spänningsfallet 1,7 V vid en resistivitet på 0,017*. Därför skulle det linjära ställdonet endast köras vid en matningsspänning på 10,3 V.
*Kopparens resistivitet vid 20°C, varigenom spänningsfallet skulle öka med cirka 0,4 % per °C ökning.
Detta spänningsfall kan vara mycket högre om man tar hänsyn till korrigeringstabeller, interna spänningsfall i styrenheten/drivenheten och andra elektriska förluster på grund av kabelkontakter. Därför bör man ta hänsyn till spänningsfallen när man väljer rätt spänning för sitt linjära ställdon.
Ett sätt att minimera spänningsfallet är att öka kabelns tvärsnittsarea och därigenom minska den inre resistansen. Alternativt kan kablar grävas ner i marken för att undvika direkt solljus och förhindra fluktuerande spänningsfall på grund av varierande kabeltemperaturer under dagen.
För att illustrera vikten av att använda en kopparkabel kontra en stål- eller aluminiumkabel visar diagrammet nedan att en kopparkabel har det lägsta spänningsfallet över sin längd.
Hastighet och kraft
Långsammare linjära ställdon innebär generellt en högre kraftutgång och vice versa. En högre spänning är dock en av indikatorerna som betyder att det linjära ställdonets motor är kraftfullare och att mer kraft kan komma från den. Tvärtom kan en lågspänningsmotor för elektriska ställdon också paras ihop med en växel för att öka hastigheten på det linjära ställdonet eller öka dess utgångskraft.
Hur som helst är det viktigt att välja rätt ställdonspänning så att den kan arbeta med maximal prestanda. Sedan, under drift, kan hastigheten och kraften minskas genom att använda en regulator för att minska spänningen, om det behövs.
Alternativ för progressiva automatiseringar
Det finns två huvudalternativ – välj en strömförsörjning med rätt spänning för ditt linjära ställdon eller välj ett spänningsanpassat (spänningsändrande ställdon) linjärt ställdon som passar din strömförsörjning. När det gäller det senare erbjuder Progressive Automations främst linjära ställdon på 12 VDC, men det finns modeller som går upp till 24 VDC, 36 VDC och 48 VDC. Dessutom kan PA-12 anpassas till 7,5 VDC om en lågspänningsströmförsörjning för elektriska ställdon används.
Progressive Automations erbjuder även nätaggregat anpassade till deras linjära ställdon, vilket gör urvalsprocessen enklare. Som tidigare diskuterats, se till att nätaggregatet har tillräckligt hög spänning för att driva det linjära ställdonet. Om ställdonet är klassat för 12 VDC, använd då ett 12 VDC-nätaggregat, förutsatt att de är placerade nära varandra, annars välj ett nätaggregat med högre spänning för att ta hänsyn till förluster. Se också till att nätaggregatets ström är högre än det linjära ställdonets strömförbrukning vid full belastning, annars riskerar du att nätaggregatet överhettas.
Slutsats
Det är uppenbart att rätt spänning för ditt ställdon säkerställer att det fungerar effektivt och med sin nominella hastighet och kraft. Genom att veta att du ska vara uppmärksam på spänningsfall över dina kablar, vilken typ av strömförsörjning som används och önskad hastighet/kraft du behöver, kan du vara säker på att du fattar rätt beslut.