Fuerza. Potencia. Consumo de energía. Todos estos términos se pueden utilizar cuando se habla del consumo de energía del actuador lineal eléctrico. Pero, ¿qué significan exactamente y cómo se calcula el consumo de energía de un motor de 12 V CC o de cualquier motor/actuador lineal? Eso es exactamente lo que pretendemos mostrarte en este artículo.
Consumo actual de actuadores lineales
Los actuadores lineales eléctricos fabricados por Progressive Automations utilizan motores de CC. Dependiendo de la fuerza que pueda aplicar el actuador lineal, el tamaño del motor de CC variará. Cuanto mayor sea la fuerza, mayor será el motor de CC.
Los motores de CC con un consumo de corriente bajo generalmente se usarán en el actuador con una clasificación de fuerza más baja; lo mismo ocurre con un motor de CC con un consumo de corriente más alto para actuadores con clasificaciones de fuerza más altas. Los valores nominales de consumo de corriente se proporcionan como un umbral para la corriente máxima que consumirá el motor de CC al aplicar una fuerza igual a la fuerza nominal de un actuador.
Por ejemplo, un modelo PA-04-400LB en stock tiene una carga de 400 lbf y un consumo de corriente nominal de 12 A. En este caso, cuando se aplican 400 lbf al actuador, el consumo de corriente será de 12 A con una entrada de 12 V CC. Aunque el valor nominal es 12 A a 400 lb, el caso de uso del actuador en su aplicación puede resultar en la aplicación de una fuerza menor. Sin embargo, el consumo de corriente del resto de su sistema (es decir, caja de control, sensores activos, etc.) podría resultar en un consumo de corriente general más alto del sistema, lo que significa que el consumo de energía del motor de CC será mayor.
Interpolación de datos
Ejecutemos un escenario en el que se aplica una fuerza de 150 lbf al modelo PA-04-400LB para ver la lectura del consumo actual en un gráfico. A continuación se muestra un gráfico de carga versus corriente. Necesitaremos crear una ecuación para interpolar el consumo de corriente en una clasificación de fuerza específica.
La corriente sin carga es de 4A y la corriente de carga completa es de 12A. Lo que vemos es una relación lineal directa entre un aumento en la carga y un aumento en el consumo de corriente. Como se trata de una relación lineal, podemos aplicar una fórmula lineal:
y = mx + b
Dónde,
y = Corriente (A) a 12 VCC
x = Carga (libras)
m = Pendiente de la línea de corriente versus carga del PA-04 de 400 libras
b = Consumo de corriente sin carga del PA-04
Como tenemos todos los valores para y, b, necesitamos determinar m. Para encontrar m, necesitamos seleccionar dos puntos arbitrarios en la pendiente. Usaremos los valores sin carga y con carga completa para y y x. Utilice la siguiente ecuación para determinar m.
Ahora, podemos calcular el consumo de corriente con 150 libras de fuerza conectándolo a la fórmula de línea recta.
Cuando utiliza la ecuación anterior con una carga de 150 libras, el consumo de corriente se calcula en 7A.
Calcular el consumo de energía
El consumo de energía de su actuador lineal basado en valores ideales y reales puede variar debido a factores externos como:
- Temperatura ambiente.
- Condiciones de operación.
- Variación en la construcción del motor.
- Uso de equipos de control de terceros.
- Fuerza aplicada real.
Consumo de energía ideal
La ecuación básica para calcular el consumo de energía es la siguiente:
Potencia = Voltaje * Corriente
Si queremos calcular el consumo de energía del PA-04-400LBS cuando se aplica una carga de 150 libras, podemos introducir el consumo de corriente calculado de 7A en la ecuación.
Usando la fórmula de consumo de energía anterior, el consumo de energía calculado a 150 LB para el PA-04-400LB es 84W. Lo que esto significa es que puede comparar varios modelos o múltiples actuadores lineales dentro de un sistema para determinar el consumo de energía y si se ajusta a los requisitos de su aplicación. De lo contrario, siempre puede disminuir la carga, optar por un actuador lineal de bajo consumo o reducir el consumo de corriente general del sistema. Sin embargo, el valor de potencia calculado anteriormente es teórico. Entonces, calculemos una medida verdadera.
Consumo de energía real
Para obtener una medición real del consumo de energía del actuador lineal en movimiento continuo con una carga aplicada fija, necesitará un voltímetro y un amperímetro para medir el voltaje de entrada real y el consumo de corriente.
Por ejemplo, el voltaje de entrada puede ser de 12,2 V CC y el consumo de corriente puede ser de 7,4 A. En esta circunstancia, el consumo de energía será de 90,3 W (cuando se utiliza la fórmula de consumo de energía descrita anteriormente). Comparando el consumo de corriente real versus el ideal, podemos determinar el cambio porcentual entre los dos valores.
Consumo de energía real = 90,3 W
Consumo de energía ideal = 84W
Para una diferencia de 6,3 W, hay un aumento de potencia del 7,6 % según el valor ideal en comparación con el valor real.
Ajuste su sistema en consecuencia
Con estos cálculos de consumo de energía, puede medir de manera segura y precisa los requisitos de energía en su sistema para permitir una distribución de energía suficiente y medidas de seguridad que se puedan aplicar. Es posible que necesite ajustar la carga, el actuador lineal o la fuente de alimentación del actuador lineal para garantizar que todo funcione sin exceder los límites.
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