Caratteristiche*
Attuatori elettrici: forza, velocità e cinematica
Gli attuatori elettrici sono ampiamente utilizzati nei sistemi automatizzati per trasformare l'energia elettrica in movimento lineare controllato.
Le loro prestazioni dipendono direttamente dalle caratteristiche meccaniche del motore, del riduttore e del sistema vite-madrevite. Comprendere le relazioni tra forza, velocità e cinematica è essenziale per dimensionarli correttamente.
Forza utile
La forza utile (o forza di spinta) di un attuatore elettrico dipende dalla coppia del motore e dalla trasmissione meccanica.
Può essere stimata dalla relazione:
dove:
- C_{moteur} = couple du moteur (N·m),
- \(R_{réduction}\) = rapport de réduction du réducteur,
- η\etaη = rendimento globale (meccanico e vite),
- ppp = passo della vite (m/giro).
Più il rapporto di riduzione è elevato o il passo della vite è basso, maggiore è la forza sviluppata, ma a scapito della velocità.
Velocità di spostamento
La velocità lineare dell'asta è legata alla velocità di rotazione del motore e al passo della vite:
- où \(N_{moteur}\) est la vitesse de rotation du moteur (tr/min).
- ppp = passo della vite (m/giro).
Quindi:
una vite a grande passo o un rapporto basso offre una velocità elevata,
una vite a piccolo passo o un rapporto elevato privilegia la forza.
Compromesso forza / velocità / rendimento
Il dimensionamento di un attuatore elettrico si basa su un compromesso permanente tra forza e velocità:
| Parametro aumentato | Conseguenza principale | Impatto sul rendimento |
| Rapporto di riduzione | + Forza / – Velocità | Rendimento leggermente diminuito |
| Passo della vite | + Velocità / – Forza | Rendimento migliorato |
| Tipo di vite (a sfere vs trapezoidale) | + Rendimento, + costo | Meno auto-frenante |
Le viti a sfere offrono un rendimento superiore (≈ 90 %), ideale per movimenti rapidi e precisi, mentre le viti trapezoidali sono più economiche e auto-bloccanti, quindi più adatte a posizioni mantenute senza consumo.
Buone pratiche di dimensionamento e utilizzo
Sul campo, diversi punti devono essere verificati per garantire l'affidabilità e la durata dell'attuatore:
Margine di carico: prevedere un coefficiente di sicurezza di × 1,3 a × 1,5 per compensare attriti, urti e tolleranze meccaniche.
Ciclo di servizio (duty cycle): verificare il tempo di utilizzo continuo per evitare il surriscaldamento del motore e dell'elettronica.
Protezione meccanica: proteggere l'asta con un soffietto o un indice di protezione IP adatto all'ambiente (polvere, fango, umidità).
Guida esterna: evitare qualsiasi sforzo laterale sull'asta; l'attuatore deve trasmettere solo sforzi assiali.
In sintesi
| Parametro | Influenza principale | Osservazioni |
| Rapporto di riduzione ↑ | Forza ↑ / Velocità ↓ | Rendimento globale diminuisce leggermente |
| Passo della vite ↑ | Velocità ↑ / Forza ↓ | Miglior rendimento ma auto-frenante ridotta |
| Tipo di vite | Sfere = rendimento elevato, Trapezoidale = auto-bloccante | Scelta in base all'applicazione |
| Margine di carico | ×1,3 a ×1,5 | Per attriti e picchi di carico |
| Ciclo di servizio | Temperatura del motore | Da verificare per uso intensivo |
*: Le informazioni tecniche presentate in questo articolo sono fornite a titolo indicativo. Non sostituiscono i manuali ufficiali dei produttori. Prima di qualsiasi installazione, manipolazione o utilizzo, si prega di consultare la documentazione del prodotto e rispettare le istruzioni di sicurezza. Il sito Torque.works non può essere ritenuto responsabile per un uso improprio o un'interpretazione errata delle informazioni fornite.