Obwohl es im Internet zahlreiche Informationen zum Arbeitszyklus gibt, handelt es sich dabei eigentlich um ein relativ einfaches Konzept. Der Arbeitszyklus ist einfach das Verhältnis der Zeit, in der ein Stromkreis eingeschaltet ist, zu der Zeit, in der der Stromkreis ausgeschaltet ist. Unsere Produkte haben, wie die meisten elektronischen Geräte, einen maximal empfohlenen Arbeitszyklus. Auswahl eines Aktuators (oder ein beliebiger Motor) mit einem für Ihre Anwendung geeigneten Arbeitszyklus ist ein wichtiger Gesichtspunkt.
Warum ist der Arbeitszyklus wichtig?
Wenn Sie das Gerät mit oder unter dem maximal empfohlenen Arbeitszyklus betreiben, erreichen Sie die längstmögliche Lebensdauer Ihres Aktuators. Die maximale Einschaltdauer eines Produkts wird vom Hersteller in der Regel anhand von Lebensdauertests ermittelt. Wird ein Aktuator oder Elektromotor mit einer höheren als der angegebenen Einschaltdauer betrieben, kann es zu vorzeitigen Ausfällen kommen. Dafür gibt es verschiedene Gründe, unter anderem:
- Vorzeitiger Bauteilausfall durch Hitze
- Vorzeitiger Schmierstoffausfall
- Hohe Belastung mechanischer Komponenten
- Der Motor erreicht das natürliche Ende seiner Lebensdauer früher
Wie die meisten elektronischen Geräte erzeugen Linearantriebe beim Betrieb Wärme. Steigt die Temperatur des Geräts über einen bestimmten Grenzwert, kann es zu Schäden kommen. Wenn der Antrieb eine maximale Einschaltdauer von 20 % hat und Sie ihn ständig mit 25 % betreiben, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines Komponentenausfalls. Dies kann der Motor, die Schaltung oder das Getriebe betreffen. Die Einschaltdauer ist niedrig genug eingestellt, damit die Temperatur nicht so stark ansteigt, dass Schäden entstehen.
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Wie wird der Arbeitszyklus berechnet?
Die Berechnung des Arbeitszyklus ist unkompliziert, insbesondere wenn Ihre Anwendung einen konstanten Betrieb des Geräts erfordert. Läuft ein Aktuator beispielsweise 30 Sekunden lang und ruht dann 30 Sekunden lang, beträgt sein Arbeitszyklus 50 %, da er die Hälfte der Zeit läuft. Im Wesentlichen stellt der Arbeitszyklus den Prozentsatz der Zeit dar, in der der Aktuator aktiv arbeitet.
Wir berechnen die Einschaltdauer auf Basis des Spitzenwirkungsgrads jedes Produkts. Mit zunehmender Belastung des Aktuators oder steigender Drehzahl verringert sich die Einschaltdauer jedoch aufgrund der Wärmeentwicklung. Andererseits kann ein Betrieb mit geringerer Belastung oder niedrigerer Drehzahl als dem Spitzenwirkungsgrad zu einer höheren Einschaltdauer führen.
Welche Faktoren können den Arbeitszyklus beeinflussen?
Wie bereits erwähnt, werden die Einschaltdauern bei maximaler Effizienz berechnet. Wenn Sie Ihr Gerät bei maximaler Effizienz betreiben, ist die angegebene Einschaltdauer angemessen. Es gibt jedoch eine Reihe von Umwelt- und anderen Faktoren, die die Einschaltdauer beeinflussen können. Diese Faktoren sollten zusammen mit Anwendungstests genutzt werden, um die geeignete Einschaltdauer für Ihre Anwendung zu bestimmen.
Einige wichtige Faktoren, die den Arbeitszyklus Ihres Geräts beeinflussen können, sind:
- Laden Sie
- Stromspannung
- Temperatur
Auch andere Betriebsbedingungen können den Arbeitszyklus beeinflussen. Luftfeuchtigkeit und Seitenlast wirken sich ebenfalls auf den Arbeitszyklus eines Elektromotors oder Aktuators aus. Wenn Sie einen höheren Arbeitszyklus benötigen, können Sie ein Gerät mit einem höheren Spitzenwirkungsgrad kaufen. Das bedeutet, dass Sie selbst bei gleichem Arbeitszyklus unter diesem Wert arbeiten und die Lebensdauer Ihres Geräts verlängern.
Was passiert, wenn ein Gerät über seinen Arbeitszyklus hinaus betrieben wird?
Es wird nicht empfohlen, elektronische Komponenten mit einem höheren Arbeitszyklus als angegeben zu betreiben. Linearantriebe bilden hier keine Ausnahme. Es mag zwar verlockend sein, den Antrieb über seine Nenngrenzen hinaus zu beanspruchen, um schnellere oder häufigere Bewegungen zu erreichen, doch kann dies die Gesamtlebensdauer des Geräts erheblich verkürzen. Dies liegt hauptsächlich an der übermäßigen Wärmeentwicklung bei längerem Betrieb. Wenn einem Antrieb zwischen den Zyklen nicht genügend Ruhezeit gegeben wird, können Motor und Getriebe überhitzen. Mit der Zeit kann diese überschüssige Wärme interne Komponenten wie Bürsten, Wicklungen und Schmiermittel beschädigen und letztendlich zu einem vorzeitigen Ausfall führen.
Neben der thermischen Belastung kann ein Betrieb über den Nennarbeitszyklus hinaus den mechanischen Verschleiß erhöhen. Lager, Getriebe und Gewindespindeln können sich schneller abnutzen, insbesondere wenn der Aktuator gleichzeitig unter hoher Belastung arbeitet. Dieser Verschleiß verkürzt nicht nur die Lebensdauer des Aktuators, sondern kann auch zu Leistungseinbußen führen, beispielsweise zu geringeren Geschwindigkeiten, erhöhtem Spiel oder verminderter Präzision.
Fazit zum Arbeitszyklus
Das Verständnis des Arbeitszyklus ist für jeden, der mit Aktuatoren und Elektronik arbeitet, unerlässlich. Wenn Sie den Arbeitszyklus verstehen, können Sie fundierte Entscheidungen über Design, Wartung und Leistung treffen.
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