Wat is de inschakelduur?

De inschakelduur is een maat voor hoe lang een apparaat werkt in vergelijking met zijn rustperiode. Als een apparaat bijvoorbeeld 10 seconden aan staat en vervolgens 10 seconden uit en dit herhaalt, zou de inschakelduur 50% zijn. De beoordeling van de inschakelduur is cruciaal om te begrijpen hoe lang een actuator kan werken zonder risico op oververhitting, vooral bij elektrische actuatoren. Dit artikel bespreekt de essentiële aspecten van de inschakelduur in lineaire actuatoren en kleppen, zoals de formule voor de inschakelduur, de variatie van de inschakelduur in verschillende soorten kleppen en actuatoren, en hoe de inschakelduur te bepalen met een multimeter.

Inhoudsopgave

• Formule voor de inschakelduur
• Inschakelduur en pulsbreedte
• Inschakelduur vs frequentie
• Inschakelduur in verschillende soorten kleppen
• Hoe de inschakelduur te controleren met een multimeter
• Factoren die de inschakelduur beïnvloeden
• Veelgestelde vragen

Formule voor de inschakelduur

De inschakelduur geeft de verhouding aan van de tijd dat het signaal AAN is in vergelijking met de totale cyclusduur. Het wordt meestal uitgedrukt als een percentage en wordt berekend met de formule:

Als een klepactuator bijvoorbeeld 30 seconden werkt en 90 seconden rust, is de inschakelduur 30/(90+30)×100 = 25%. Dit betekent dat de actuator 25% van de tijd actief is en 75% van de tijd inactief. Evenzo is een inschakelduur van 70% een signaal dat 70% van de tijd AAN is en de andere 30% UIT.

Deze verhouding is cruciaal voor het selecteren van de juiste actuator voor een specifieke toepassing, om ervoor te zorgen dat de motor zijn thermische limieten niet overschrijdt tijdens het gebruik. Elke actuator heeft een limiet voor hoeveel warmte hij kan verdragen voordat hij beschadigd raakt of zijn prestaties worden beïnvloed. Een actuator met een inschakelduur van 25% mag bijvoorbeeld niet worden gebruikt met een snelheid die 25% bereikt of overschrijdt.

Voor processen die frequente klepaanpassingen vereisen, verbetert een hogere inschakelduur de efficiëntie door vaker stroommodulatie toe te staan. Het is echter cruciaal om dit in evenwicht te brengen met de thermische limieten van de actuator om schade te voorkomen.

Inschakelduur en pulsbreedte

Pulsbreedte verwijst naar de duur waarvoor een signaal in de AAN-stand blijft, meestal gemeten in milliseconden. De inschakelduur daarentegen is de verhouding van de pulsbreedte tot de totale cyclusduur, uitgedrukt als een percentage.

Wanneer de klep voor verschillende lengtes van tijd wordt geactiveerd met behulp van pulsbreedtemodulatie, verandert de inschakelduur. Als de klep bijvoorbeeld 0,03 seconden wordt ingeschakeld tijdens een cyclus van 0,1 seconde, is de inschakelduur 30%. Als hij binnen dezelfde cyclus van 0,1 seconde 0,08 seconden wordt ingeschakeld, wordt de inschakelduur 80%.

Inschakelduur vs frequentie

De frequentie van de werking is hoe vaak de volledige cyclus zich in één seconde herhaalt. Overweeg een magneetklep die wordt gebruikt in een irrigatiesysteem. De klep heeft een inschakelduur van 50%. Stel dat de totale cyclusduur 20 seconden is. Dit betekent:

• De klep is 10 seconden open (50% van 20 seconden).
• De klep is 10 seconden gesloten (de resterende 50%).

Aangezien de cyclusduur 20 seconden is, is de frequentie:

Frequentie = 1 cyclus / 20 seconden = 0,05 Hz, of één cyclus elke 20 seconden

In dit voorbeeld helpt de inschakelduur ervoor te zorgen dat de klep niet oververhit raakt of verslijt door continu te werken, terwijl de frequentie bepaalt hoe vaak de bewatering plaatsvindt. De inschakelduur en frequentie moeten binnen de door de fabrikant gespecificeerde waarden liggen.

Inschakelduur in verschillende soorten kleppen

Kogelkraan

Kogelkraan, vooral die met elektrische actuatoren, worden vaak gebruikt in toepassingen die een strakke afdichting en snelle reactietijden vereisen. Ze zijn geschikt voor toepassingen met een hoge inschakelduur vanwege hun robuuste ontwerp en vermogen om hoge drukken en grote volumes aan te kunnen. Er moet echter voor worden gezorgd dat de inschakelduur van de actuator niet wordt overschreden om oververhitting te voorkomen.

Vlinderkleppen

Vlinderkleppen worden vaak gebruikt in leidingen met een grote diameter waar de ruimte beperkt is. Ze zijn minder geschikt voor toepassingen met een hoge inschakelduur in vergelijking met kogelkraan vanwege hun ontwerp, dat mogelijk niet zo'n strakke afdichting biedt. Ze zijn echter efficiënt voor toepassingen met matige inschakelduur en waar snelle activering niet cruciaal is.

Magneetkleppen

Reguliere magneetkleppen zijn ontworpen voor intermitterend gebruik en vereisen koelperioden tussen activeringen om oververhitting te voorkomen. Ze kunnen hoge vermogens aan tijdens korte AAN-perioden, maar moeten gedurende een specifieke tijd UIT blijven, met inschakelduur die doorgaans variëren van 25% tot 50%. Een magneetklep met een inschakelduur van 25% kan bijvoorbeeld 15 seconden werken en heeft 45 seconden rust nodig. Deze zijn geschikt voor toepassingen zoals startmotoren en intermitterende klepbediening. Daarentegen hebben magneetkleppen met een continue inschakelduur een inschakelduur van 100%, waardoor ze onbeperkt kunnen werken zonder koelperioden. Ze zijn gebouwd voor lagere vermogensniveaus en verbeterd thermisch beheer, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die een constante werking vereisen, zoals RV-batterijlaadsystemen.

Hoe de inschakelduur te controleren met een multimeter

Het is cruciaal om de inschakelduur van een systeem te meten, vooral bij systemen die pulsbreedtemodulatie (PWM) of andere vormen van signaalmodulatie omvatten. In systemen die PWM gebruiken voor het regelen van de stroomlevering, zoals motorsnelheidsregelaars, LED-dimmers of verwarmingselementen, helpt het meten van de inschakelduur ervoor te zorgen dat het systeem op het gewenste vermogensniveau werkt. Bij het analyseren van digitale signalen kan het meten van de inschakelduur helpen verifiëren dat signalen correct worden verzonden, met de verwachte AAN- en UIT-tijden. Voer de volgende stappen uit om de inschakelduur te meten:

1. Bereid de multimeter voor: Stel de multimeter in om frequentie te meten door de draaiknop te draaien om frequentie (Hz) te selecteren (Figuur 3 gelabeld A). Druk op de knop Hz/% om de frequentie/inschakelduur meetmodus te selecteren (Figuur 3 gelabeld B). Deze stap kan variëren tussen multimetermodellen, dus raadpleeg de productcatalogus voor de exacte configuratie.
2. Steek de testleidingen in: Steek de zwarte testleiding in de COM (gemeenschappelijke) aansluiting en de rode testleiding in de V Ω aansluiting.
3. Verbind met het circuit: Verbind de testleidingen met het te testen circuit en neem de metingen.

Factoren die de inschakelduur beïnvloeden

De inschakelduur varieert tussen verschillende actuatoren en wordt vaak gespecificeerd in productbeschrijvingen.

Voor sommige actuatoren, met name DC-actuatoren, kan de inschakelduur ook afhangen van de belasting die ze verwerken. Een zwaardere belasting kan de stroomopname en warmteontwikkeling verhogen, wat de inschakelduur mogelijk kan verminderen. Om dit aan te pakken, bieden fabrikanten vaak grafieken in hun catalogi die laten zien hoe de inschakelduur verandert met verschillende belastingen. Deze grafieken helpen gebruikers de juiste inschakelduur voor hun specifieke toepassing te bepalen, zodat de actuator binnen veilige thermische limieten werkt en betrouwbaarheid en efficiëntie behoudt.

• Vloeistofbelasting: De hoeveelheid vloeistofbelasting op een klep beïnvloedt de inschakelduur. Hogere belastingen vereisen meer vermogen om te activeren, waardoor de inschakelduur wordt verminderd. Omgekeerd laten lagere belastingen langere bedrijfstijden toe.
• Omgevingsomstandigheden: Temperatuur en vochtigheid kunnen de inschakelduur beïnvloeden. Hoge temperaturen kunnen het vermogen van de actuator om warmte af te voeren verminderen, terwijl hoge vochtigheid elektrische componenten kan beïnvloeden, wat mogelijk kan leiden tot verminderde prestaties.
• Type actuator: Verschillende actuatoren (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch) hebben verschillende inschakelduurcapaciteiten.
  • De inschakelduur in pneumatische actuatoren is over het algemeen minder beperkt door thermische overwegingen omdat ze niet afhankelijk zijn van elektromotoren die aanzienlijke warmte genereren. In plaats daarvan gebruiken ze perslucht om de actuator aan te drijven, wat meestal een frequentere cyclus en continue werking zonder verplichte rustperiodes mogelijk maakt. Dit maakt ze bijzonder geschikt voor toepassingen die frequente cycli en snelle respons vereisen, waardoor ze ideaal zijn voor veeleisende omgevingen.
  • Elektrische actuatoren zijn beperkt door hun thermische beheercapaciteiten. Elektrische actuatoren zijn beperkt door specifieke inschakelduurbeperkingen, vaak gedefinieerd door normen zoals de IEC – S4 classificatie. Deze beperkingen beperken de actuator meestal tot het alleen werken gedurende een bepaalde hoeveelheid tijd binnen een gegeven periode om oververhitting te voorkomen. De vaste snelheid van elektrische actuatoren kan het afstemmen bemoeilijken, omdat dit kan leiden tot overshoot en stabiliteitsproblemen. Voor toepassingen die continue werking vereisen, zijn gespecialiseerde elektrische actuatoren met continue inschakelduur beschikbaar, maar deze zijn duurder.

Veelgestelde vragen

Waarom is de inschakelduur van magneetkleppen belangrijk?

De inschakelduur zorgt ervoor dat de magneetklep efficiënt werkt zonder oververhitting, door de AAN- en UIT-tijden in balans te houden voor optimale prestaties.

Wat is een magneetklep met continue inschakelduur?

Een magneetklep met continue inschakelduur is ontworpen om continu te werken zonder oververhitting, geschikt voor toepassingen die constante activering vereisen.