Autor Tópico: >>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.  (Lida 11387 vezes)

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Offline pauleiras

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>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Online: 25 de Dezembro de 2014, 16:59 »
Olá amigos! FELIZ NATAL a todos!

Comprei três motores de passo na Neoyama AK23/10F8FN1.8 (Antigo: AK57H8/5.4-1.8 )

FOTO 01: vemos que a ligação bipolar em série consome 1A/fase e que são necessários 200 passos para completar uma volta no motor. Pergunto:

01- Acionando o motor com meio passo vou ter 400 passos para completar a volta correto?

02- A corrente consumida pelo motor será de 2,0A já que para acionar o meio passo eu energizo as duas bobinas? logo, a corrente a ser ajustada no drive será de 2,0A RMS? peço que façam as correções necessárias se meu raciocínio estiver incorreto! tem como estimar a corrente de pico?

FOTO 02: No gráfico vejo que se o motor receber 2.000 PPS (pulsos por segundo) ele vai produzir um torque de 10,0Kg.cm.

03-os cálculos e considerações que fiz na foto 02 estão corretos? se não, poderiam fazer as devidas observações e correções?

04-não entendi a observação abaixo do gráfico feita pelo fabricante, alguém poderia me explicar?

Pessoa encarecidamente que respondam as quatro perguntas feitas.

Offline pauleiras

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #1 Online: 25 de Dezembro de 2014, 17:31 »
...Continuando:

O próprio fabricante recomenda o seguinte driver: AKDMP16-4.2A (FOTO 03 - especificação técnica do driver) e na FOTO 04 temos a tabela de seleção de passos bem como a tabela de seleção de corrente de saída do driver.

05 - para o motor em questão AK23/10F8FN1.8 trabalhando no modo bipolar série vemos que o motor consome 1,0A por fase (veja foto 01) e se ligando a meio passo, estou supondo que o motor vá consumir 2,0A e considerando a relação (1,00A rms = 1,42A pico),  dada no manual do fabricante do driver, veja foto 03, devo ajustar a corrente de saída no driver para 2,84A (pico), pois 2,84A / 1,42A = 2,0A RMS.
Resumindo, devo, nesse caso, ajustar a corrente de saída do driver para 2,84A (pico) = 2,0A (RMS) . Peço que façam contribuições e críticas a respeito desse meu raciocínio e por favor, façam as devidas correções necessárias.

06- Independente da pergunta anterior, considerando que um motor, em seu regime de trabalho normal, consuma digamos 2,0A !  o que ocorre se o driver for ajustado para fornecer uma corrente menor? o que ocorre se o driver  for ajustado para oferecer uma corrente maior? o que acontece com o driver e o que acontece com o motor, em ambos os casos, isso é, haverá algum dano há algum deles? ou apenas baixo desempenho?

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #2 Online: 25 de Dezembro de 2014, 17:47 »
...Continuando:

Considerando a FOTO 03, vemos que o driver pode trabalhar com tensões entre 20 e 50V sendo que a tensão típica de trabalho é de 36V.
Até o momento estou considerando que o motor AK23/10F8FN1.8 está ligado em modo bipolar em série e é comandado pelo driver AKDMP16-4.2A configurado em meio passo.

Supondo que o motor consuma 2,0A! supondo que o driver está configurado para fornecer 2,0A RMS (2,84A pico) e supondo uma fonte de alimentação de 36V eu pergunto:

07- Qual a corrente mínima que está fonte deve fornecer?
08- Existe algum problema se a fonte puder fornecer uma corrente maior que a que u necessito? há algum risco para o driver?
09- considerando que eu tenha três conjuntos de driver e motor de passo. posso ter uma única fonte alimentando todo o sistema mas com capacidade de corrente suficiente para alimentar todo o conjunto, ou é melhor que cada um tenha sua fonte de alimentação individual?
10- Supondo que a fonte correta seja de 36V x 3,0A, por exemplo, quais as implicações de utilizar uma fonte com a mesma capacidade de corrente mas com uma voltagem menor, digamos, 24V e um outra com voltagem maior, digamos 48V.

Agradeço desde já a todos aqueles que fizerem críticas e contribuições a todos esses questionamentos que eu levantei!

Offline pauleiras

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #3 Online: 25 de Dezembro de 2014, 18:44 »
...Concluindo.

Os questionamentos acima são para me ajudar a entender melhor as configurações entre a fonte, driver e motor de passo.

Abaixo os itens que eu terei em mãos de verdade para poder montar minha CNC:

Comprei e estou aguardado chegar 3 motores de passo da Neoyama: AK23/10F8FN1.8 (dados sobre ele estão nas FOTOS 01 e 02)
Comprei e estou aguardando chegar 3 driver da WantaiMotor: Driver DQ860MA (os dados estão na FOTO 05 em anexo)
Comprei e estou aguardando chegar 3 fontes da WantaiMotor: 60V x 350W (cerca de 5,83A)

Espero que os drivers e as fontes sirvam, pois estou achando que eles foram superdimensionados por mim, poderia ter comprado por exemplo, o drive DQ542MA da Wantai (veja FOTO 06), que acredito eu, seja exatamente o AKDMP16-4.2A da Neoyama (foto 03 e 04). poderiam confirmar essa minha suspeita?

Consequentemente, comprando esse outro driver, eu poderia ter comprado fontes de 36V  menos robustas e de menor custo ao invés de fontes de 60V! vcs concordam?

Finalmente, como se trata de equipamentos de custo elevado, gostaria que os mais experientes me dissessem como devo configurar os drivers DQ860MA que eu comprei e ligá-lo no motor  AK23/10F8FN1.8 da neoyama pois não quero ter prejuízos. seguem informações:

O motor vai ser ligado ao fuso por meio de uma redução de 2:1 ligado ao driver de modo bipolar série.
Quero que o motor trabalhe a meio passo (acho que assim ele deve dar 400 passos por revolução)
Quero que o driver seja configurado para fornecer os pulsos e a corrente necessária para o motor trabalhar da forma que especifiquei.
Com relação as fontes de alimentação, tudo que sei, toda a informação que tenho é que elas são de: 60V x 350W. (poderia ter uma única fonte para alimentar todo o sistema ou fontes individuais é melhor?)

Agradeço a quem puder me ajudar e se for necessária mais alguma informação estarei a disposição!

Offline andresinho

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #4 Online: 25 de Dezembro de 2014, 22:19 »
Bom, como o papai noel foi bondoso comigo, vou tentar fazer uma boa ação em troca!

Eu, na minha humilde opinião, ligaria os motores com os enrolamentos em paralelo. e não em série. Ligando eles em paralelo a corrente nominal é de 2A. Desta forma, se consegue um desempenho melhor dos motores.
Os drivers, pode configurar eles para 1,9A de corrente de pico ( acho que vi esta opção em alguma das fotos).  A relação de 1,4 vezes para o valor RMS e de pico neste caso não é válida pois não estamos tratando de ondas senoidais.   Mas olhando para as opções que tens disponível, tens 1,9 e 2,muita coisa amperes. Então use 1,9.  Na verdade, provavelmente este 1,9A nos teus drivers está relacionado a forma de controle da corrente do driver, que ele "liga" o enrolamento do motor e quando a corrente chegar em 1,9A ele desliga ( tudo isto muito rapidamente, na frequência do PWM). A corrente RMS vai ser um pouco menor do que os 1,9A mas deixe com 1,9 que já estará bem bom.

Usando a fonte de 60V, vais conseguir maiores acelerações e velocidades dos motores. e pelo mesmo motivo que falei para ligar os enrolamentos em paralelo e não em série. mais uma vez, eu usaria bipolar paralelo e não bipolar série.

Quem controla a corrente que circula pelo motor é o driver. 
O driver deve ser configurado para fornecer uma corrente igual ou inferior a máxima suportada pelos motores. mais corrente, queima o motor pois o fio do enrolamento vai aquecer demasiado. menor corrente, o motor perde força e desempenho.
Quando mais alta a tensão das fontes, melhor.
Pode usar uma fonte pra cada motor ou uma fonte grande para 3 motores.
Acho que uma fonte destas, com quase 6 amperes e 60V vai conseguir alimentar os 3 motores.

sim, meio passo, são 400 pulsos para ter uma volta. ( os passos são menores em meio passo )

Bom, acho que respondi várias questões, que ao meu ver foram ate que bem elaboradas. Infelizmente as respostas não foram tao bem elaboradas mas espero que tenham te dado uma luz, paz e tranquilidade afinal este é ou deveria ser o espirito no Natal. :)

Offline pauleiras

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #5 Online: 25 de Dezembro de 2014, 23:20 »
Bom, como o papai noel foi bondoso comigo, vou tentar fazer uma boa ação em troca!

Eu, na minha humilde opinião, ligaria os motores com os enrolamentos em paralelo. e não em série. Ligando eles em paralelo a corrente nominal é de 2A. Desta forma, se consegue um desempenho melhor dos motores.
Os drivers, pode configurar eles para 1,9A de corrente de pico ( acho que vi esta opção em alguma das fotos).  A relação de 1,4 vezes para o valor RMS e de pico neste caso não é válida pois não estamos tratando de ondas senoidais.   Mas olhando para as opções que tens disponível, tens 1,9 e 2,muita coisa amperes. Então use 1,9.  Na verdade, provavelmente este 1,9A nos teus drivers está relacionado a forma de controle da corrente do driver, que ele "liga" o enrolamento do motor e quando a corrente chegar em 1,9A ele desliga ( tudo isto muito rapidamente, na frequência do PWM). A corrente RMS vai ser um pouco menor do que os 1,9A mas deixe com 1,9 que já estará bem bom.

Usando a fonte de 60V, vais conseguir maiores acelerações e velocidades dos motores. e pelo mesmo motivo que falei para ligar os enrolamentos em paralelo e não em série. mais uma vez, eu usaria bipolar paralelo e não bipolar série.

Quem controla a corrente que circula pelo motor é o driver. 
O driver deve ser configurado para fornecer uma corrente igual ou inferior a máxima suportada pelos motores. mais corrente, queima o motor pois o fio do enrolamento vai aquecer demasiado. menor corrente, o motor perde força e desempenho.
Quando mais alta a tensão das fontes, melhor.
Pode usar uma fonte pra cada motor ou uma fonte grande para 3 motores.
Acho que uma fonte destas, com quase 6 amperes e 60V vai conseguir alimentar os 3 motores.

sim, meio passo, são 400 pulsos para ter uma volta. ( os passos são menores em meio passo )

Bom, acho que respondi várias questões, que ao meu ver foram ate que bem elaboradas. Infelizmente as respostas não foram tao bem elaboradas mas espero que tenham te dado uma luz, paz e tranquilidade afinal este é ou deveria ser o espirito no Natal. :)

Obrigado pela contribuição Andresinho! Realmente pelo que já li aqui no fórum e em outras fontes na internet, a ligação bipolar paralelo dá mais torque do que a bipolar série, nesse ponto concordo com você. No entanto, a menos que haja um erro no data sheet do motor, os gráficos comparativos entre as duas opções mostra o contrário (FOTO 07) pegando três PPS diferentes 1000, 2000 e 3000 vemos que em 1000 PPS temos na ligação série 14,0Kg.cm contra 13,00Kg.cm da ligação em paralelo; em 2000 PPS temos na ligação série 10,0Kg.cm contra 8,00Kg.cm da ligação em paralelo; em 3000 PPS temos 6,0Kg.cm em ambas as ligações. Nesse caso, se baseando pelos gráficos, temos um caso atípico em relação a faixa de PPS considerada! Sendo assim, me decidi pela ligação em série por gerar mais torque e consumir menos corrente (série: 1,0A/F contra 2,0A/F na paralela) do que na ligação em paralelo na faixa entre 1000 e 3000 PPS.
Portanto, a ligação bipolar em série para o motor em questão vai ser parâmetro para configuração do driver.

A relação 1,00A RMS = 1,42A pico (FOTO 03) é dada no data sheet do driver devemos usar ela para achar a corrente RMS da tabela uma vez que na mesma só há valores de pico. Aplicando a proporção a tabela seria assim:

PICO.....RMS
1,00A....0,70A
1,46A....1,00A
1,91A....1,35A
2,37A....1,67A
2,84A....2,00A
3,31A....2,33A
3,76A....2,65A
4,20A....2,96A

Ai é que eu tenho uma dúvida Andresinho, olhando a FOTO 01 temos a informação de que o motor ligado de forma bipolar em série consome 1,0A/Fase mas como quero acionar o motor a meio passo o motor vai consumir o dobro disso (eu acho, não tenho certeza), ou seja, 2,0A/F já que até onde eu sei, o meio passo energiza duas bobinas ao mesmo tempo! mas recorrendo ao gráfico da ligação em série (FOTO 07) a informação lá é de que a corrente consumida pelo motor é de 1,53A (corrente essa menor do que os 2,0A que eu achava que seria!) comandado a meio passo. Mas ai não diz se é RMS ou pico. Eu vou deduzir que é RMS pois acho, acredito que no teste o motor gira livremente. Sendo assim, assumindo que a corrente no motor ligado em modo bipolar em série é de 1,53A eu creio que o driver deve ser ajustado para 1,67A RMS (2,37A pico).

Em relação as demais informações da fonte eu concordo com o que foi colocado por vc Andresinho. Novamente estou grato por sua ajuda!

Quero que os demais colegas juntem-se a discussão pois assim podemos socializar o assunto pros demais colegas que assim como eu tem dúvidas de como dimensionar a fonte e o drive a ser utilizado nos motores de passo.

Offline minilathe

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #6 Online: 26 de Dezembro de 2014, 00:15 »
Algumas observações:

(1) A ligação série resulta em maior indutância e maior número de espiras do motor para uma dada corrente, com isso, o torque em baixas velocidades aumenta e em altas velocidades se reduz (maior reatância indutiva).

(2) A ligação em paralelo resulta em 1/4 da indutância (pois as fases estão acopladas magneticamente no induzido do motor) e que a corrente, se for a mesma, se divida entre as fases. Com isso, o torque em baixa velocidade por um lado se reduz, pois a corrente por fase é menor, mas como as fases estão em paralelo, isto é compensado. Já em altas velocidades o torque aumenta, devido a menor indutância. A menor indutância e a menor resistência, em alguns casos pode queimar o driver (isso aconteceu comigo num driver G-540 da Geckodrive), se o circuito de comando (MOSFETs não consegue cortar a corrente a tempo.

(3) À medida que se aumenta a tensão, sendo um circuito PWM, a corrente média (consumida na fonte) tende a se reduzir.

(4) A relação entre a corrente de pico e RMS não é 0.707, pois a forma de onde não é senoidal, mas pulsada com forma de onda variável. Existe uma "coisinha" chamada fator de crista, que em senóides perfeitas vale 1.414 (2 * 0.707) e em outras formas de onda assume valores diferentes (ver: http://www.elt09.unifei.edu.br/roteiroslab/rms.pdf).
« Última modificação: 26 de Dezembro de 2014, 00:17 por minilathe »

Offline andresinho

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #7 Online: 26 de Dezembro de 2014, 08:41 »
Continuando com o espirito de natal, afinal só passou um dia, fui olhar os últimos gráficos sobre ligação série ou paralelo.

Eles usaram diferentes fontes de alimentação para as ligações série e paralela. Então, ao meu ver, ( é óbvio que é ao meu ver :) ) baseado nisso, afirmar que ligação série ou paralela é melhor ou pior é um tanto imprecisa pois foram usadas diferentes tensões de fontes.  Inclusive num dos gráficos aparecem duas fontes, ou seja mais confusão ainda.


Offline andresinho

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #8 Online: 26 de Dezembro de 2014, 08:58 »
Citar
Com isso, o torque em baixa velocidade por um lado se reduz, pois a corrente por fase é menor,

Bom dia prof. Gil
uma observação:

Se usarmos ligação em paralelo e dobrarmos a corrente do driver ( em relação a corrente usada na ligação serie), então a corrente em cada enrolamento seria a mesma melhorando o desempenho tanto em baixas como em altas rotações. 

Pauleiras,
Não confie muito nestes gráficos, na minha opinião, muitas vezes os fabricantes querem é vender o motor e o gráfico é só uma figurinha bonita pra ajudar a vender.  Tem outros motores com gráficos que mostram exatamente o que lhe falei. O desempenho do motor é melhor tanto em altas como em baixas rotações.  Veja AK23/21F8FN1.8  Observe também que neste motor para termos um holding torque de 21kg, eles usam 2.8A em ligação série e 5.6A em ligação paralelo. 




Offline minilathe

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #9 Online: 26 de Dezembro de 2014, 09:09 »
Se usarmos ligação em paralelo e dobrarmos a corrente do driver ( em relação a corrente usada na ligação serie), então a corrente em cada enrolamento seria a mesma melhorando o desempenho tanto em baixas como em altas rotações. 

Teoricamente sim.

Na prática, o desempenho depende do driver, em ligações em paralelo a indutância cai e a taxa de subida da corrente (di/dt) no enrolamento do motor sobe. Drivers mais eficientes lidam melhor com essa condição, em meu caso, o G-540 (Geckdrive) queimou (e foi gratuitamente trocado) exatamente nessa condição.

O ideal é testar o conjunto driver-motor-fonte com um medidor de torque e fazer as devidas comparações, tendo o cuidado de não comparar laranja com banana.

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #10 Online: 26 de Dezembro de 2014, 09:17 »
Inspirado pela curiosidade, eu fui medir a indutância dos enrolamentos.

Especificado:
conexão unipolar: 2.8mH
bipolar série: 11.2mH
bipolar paralelo: 11.2mH

encontrado:
Série: 11.2mH
paralelo: 2.8mH

Ou seja, a relação de 1/4 de indutância para série/paralelo está certa! :) 

O que está especificado, eu não entendi bem direito. mas tudo bem!


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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #11 Online: 26 de Dezembro de 2014, 09:34 »
Inspirado pela curiosidade, eu fui medir a indutância dos enrolamentos.

Especificado:
conexão unipolar: 2.8mH
bipolar série: 11.2mH
bipolar paralelo: 11.2mH

encontrado:
Série: 11.2mH
paralelo: 2.8mH

Ou seja, a relação de 1/4 de indutância para série/paralelo está certa! :) 

O que está especificado, eu não entendi bem direito. mas tudo bem!

Sendo um motor unipolar (ou a 6 fios), você deveria obter 3 valores de indutância distintos:
(1) Por fase (unipolar)- entre comum e fase (A ou B)
(2) Fases em paralelo - entre comum e fases (A ligada a B)
(3) Fases em série - entre fases (A e B)
« Última modificação: 26 de Dezembro de 2014, 09:36 por minilathe »

Offline andresinho

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #12 Online: 26 de Dezembro de 2014, 09:57 »
refiz:

é um motor a 8 fios.

(1) Por fase (unipolar)- entre comum e fase (A ou B) = 3.14mH  ( acho que está certo este valor e não 2,8mH especificado)
(2) Fases em paralelo - bipolar entre fases = 2.8mH
(3) Fases em série - bipolar entre fases  = 11.2mH

o fabricante se expressa diferente... 

Offline minilathe

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #13 Online: 26 de Dezembro de 2014, 10:49 »
refiz:

é um motor a 8 fios.

(1) Por fase (unipolar)- entre comum e fase (A ou B) = 3.14mH  ( acho que está certo este valor e não 2,8mH especificado)
(2) Fases em paralelo - bipolar entre fases = 2.8mH
(3) Fases em série - bipolar entre fases  = 11.2mH

o fabricante se expressa diferente...

Estranho, ao ligar duas fases em paralelo (2), a indutância deveria ser um valor baixo (próximo de 1/4) do que foi medido em (1). É importante atentar à polaridade dessa ligação em paralelo e em série das fases.

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Re:>>>>Casando Motor de passo, drivers e fonte de alimentação.
« Resposta #14 Online: 26 de Dezembro de 2014, 11:08 »
Obrigado pela contribuição dos amigos!

Muita informação nova, vou levar um tempinho pra assimilar sou meio lento. Realmente há muita confusão nos dados do fabricante e outra, se não posso confiar nos gráficos ai lascou tudo! como vou me orientar na escolha?

Uma outra pergunta que quero fazer aos amigos, nas FOTOS 05 e 06 temos as características de dois drivers da wantai, lá vemos que a corrente de entrada do driver DQ860MA tem que ser menor que 6A e que a corrente de entrada do driver DQ542MA tem que ser menor que 4A  isso pra mim é estranho, quer dizer que eu não posso ligar nestes drivers fontes que forneçam corrente maiores do que as especificadas? se isso for verdade, não poderei usar uma única fonte pra alimentar o conjunto dos três drivers pois a fonte necessariamente terá o triplo da corrente para alimentar o conjunto ultrapassando a corrente individual do drive. Alguém pode me explicar se esse limite de corrente na entrada do drive procede? ou será apenas um erro na informação do fabricante que ao invés de colocar o simbolo de > (maior que) colocou o simbolo de < (menor que)  na corrente de entrada do driver.

com relação ao que o Sr. minilathe explicou:  "(4) A relação entre a corrente de pico e RMS não é 0.707, pois a forma de onde não é senoidal, mas pulsada com forma de onda variável. Existe uma "coisinha" chamada fator de crista, que em senóides perfeitas vale 1.414 (2 * 0.707) e em outras formas de onda assume valores diferentes (ver: http://www.elt09.unifei.edu.br/roteiroslab/rms.pdf)."

o Andresinho já tinha me alertado para isso, porém, o próprio fabricante afirma isso no manual dele (FOTO 03), mas ai eu fico pensando, com que propósito eles publicam tal informação errada em seu manual?

Agradeço a todos e gostaria que mais pessoas pudessem contribuir, pois ainda tenho muitas dúvidas. Se repararem eu identifiquei as minhas 10 perguntas ao longo dos textos.

 

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