Voedingen
Zilvertron streeft naar samenwerking om de beste toepassing voor u te vinden. Als onderdeel van onze kennisdeling brengen we een reeks TECHtorials uit. In deze TECHtorials belichten we diepgaand technische aspecten van zowel elektrische als mechanische aandrijvingen.
Deze specifieke TECHtorial concentreert zich op voedingen.
Bijna ieder elektrisch systeem vereist een voeding. De gebruikelijkste zijn 230Vac/50Hz naar gelijkspanningsvoedingen, die in twee categorieën kunnen worden verdeeld:
A) Ongeschakelde/ongeregelde voedingen
Deze voedingen bestaan uit een transformator, gelijkrichtbrug en elektrolytische condensatoren.
B) Geschakelde/geregelde voedingen
Deze voedingen zijn samengesteld uit verschillende elektronische componenten.
Hoe bepaal je het vermogen van de voeding?
Het vermogen wordt bepaald door de voedingsspanning x voedingsstroom:
P[Watt] = U[V] x I[A]
Voedingsspanning
De voedingsspanning wordt bepaald door de driver en/of de wikkeling van de motor, alsook door het gewenste toerental. Bijvoorbeeld: een 24V gelijkstroommotor met een nominaal toerental van 3000 rpm. Stel dat het gewenste toerental 2000 rpm is, dan is de theoretisch minimaal benodigde voedingsspanning:
2000/3000 x 24Vdc = 16Vdc.
Meestal wordt er toch voor 24Vdc gekozen vanwege de beschikbaarheid, in combinatie met een motorregelaar.
Voedingsstroom
Het bepalen van de voedingsstroom is iets complexer, met name wanneer er een motorregelaar/controller wordt gebruikt.
A) Stappenmotorsystemen
Bij stappenmotorsystemen geldt de regel dat de voedingsstroom 2/3 van de fasestroom mag zijn. Voorbeeld:
Bijvoorbeeld, voor een Nema 17-Dubbel stack motor met 1,7A/fase => Voedingsstroom voor stepperdriver: 1,7 x 2/3 = 1,13 A.
Als het echt kritiek wordt, is het noodzakelijk om een test uit te voeren in de toepassing en de opgenomen stroom te meten in de voedingsleiding tussen de voeding en de regelaar.
B) DC-borstel / DC-borstelloze motoren / DC-servo’s
We gaan ervan uit dat er een regelaar/versterker wordt gebruikt. In theorie geldt dat het afgegeven vermogen gelijk is aan het opgenomen vermogen (energieverliezen niet meegerekend).
Afgegeven vermogen = Opgenomen vermogen.
Aangezien een regelaar/versterker een vermogensomvormer is, geldt dat het vermogen naar de regelaar/versterker gelijk is aan het vermogen dat uit de regelaar/versterker komt. Ook hier worden energieverliezen niet meegerekend omwille van de eenvoud. Hieronder staat een voorbeeld met verschillende ‘meetpunten’.
Formules:
Spanning (U) [V] = Stroom (I) [A] x Weerstand (R) [ohm]
Elektrisch vermogen (Pelec) [W] = Spanning (U) [V] x Stroom (I) [A]
Mechanisch vermogen (Pmech) [W] =
Rotatiesnelheid (n) [omw/min] x Koppel (M) [Nm]/10
Arms = Gemiddelde stroomwaarde van een sinusvormig stroomverloop, bijvoorbeeld door een wikkeling van een borstelloze DC-motor.
Stel:
Motorgegevens:
Nominaal vermogen: 150 W
Nominaal toerental: 3000 omw/min
Nominaal spanning: 24 V gelijkstroom (VDC)
Toerentalconstante: 125 omw/V
Nominaal koppel: 0.4 Nm
Nominaal stroom: 5 A
Koppelconstante: 0.08 Nm/A
Voorbeeld 1
Hierboven is te zien dat wanneer we de motor op slechts 50% van de snelheid laten draaien, de voedingsstroom ongeveer 50% zal zijn van de motorstroom. Dus een voeding van 24Vdc/2,5A (60W) zal in dit geval voldoende zijn.
Voorbeeld 2
Als echter de volledige snelheid van 100% gewenst is, zal de voedingsstroom ook gelijk zijn aan de motorstroom van 5A. Dan is een voeding van 24Vdc/5A (120W) nodig.
Verliezen
Natuurlijk treden er rendementsverliezen op in het systeem. Als we bijvoorbeeld rendementen aannemen van: Motor: 80% Regelaar: 95%
Dan zal het benodigde vermogen in voorbeeld 1 berekend worden als: 60W / 80% / 95% = 79W.
Voedingsstroom = Vermogen / Spanning = 79W / 24Vdc = 3,3A!
Piekstromen
Als er in de toepassing piekstromen optreden, moet hier uiteraard ook rekening mee worden gehouden. Zoals eerder vermeld, kunnen niet-geregelde voedingen deze redelijk goed ‘verwerken’ en geldt als vuistregel dat ze 2 keer het nominale vermogen aankunnen.
Geregelde voedingen kunnen deze piekstromen meestal niet goed verwerken, of zelfs helemaal niet. In dat geval is het raadzaam om een voeding te kiezen die de piekstroom nominaal kan leveren.
Bent u op zoek naar voedingen?
Bij Zilvertron hebben we een assortiment aan diverse voedingsopties voor u. We staan klaar om u te assisteren bij het vinden van de perfecte oplossing die bij uw behoeften past. Of u nu liever belt of een e-mail stuurt, laat het ons weten! We kijken ernaar uit om u te helpen.
Niet elk product is vermeld in onze Selectietool op de website. Schakel onze expertise in voor uw innovatie en ontdek de toegevoegde waarde die wij te bieden hebben!
