Qual ​​voltagem escolher:12 V ou 24 V?

Muitos componentes de impressoras 3D vêm em duas opções:12 V e 24 V, assim como as próprias impressoras 3D . Esta característica deve ser levada em conta quando se realizam quaisquer upgrades na impressora 3D, como a substituição dos extrusores, hotends ou quaisquer componentes por estes. Mas o que tudo isso significa para o usuário?

12 V e 24 V são tensões, e são mais comuns nessas duas opções. Mais especificamente, são tensões de saída e eles têm a ver com a fonte de alimentação (PSU) da impressora 3D . Uma fonte de alimentação é um dispositivo cuja tarefa é fornecer energia elétrica a uma carga elétrica, um dispositivo que recebe corrente elétrica e a transforma em outras formas de energia, como calor ou luz. Em impressoras 3D , a PSU fornece energia para todos os componentes essenciais como ventiladores, o heatbed ou o hotend. Sem o fornecimento de energia mínimo requerido ou com um fornecimento de energia excessivo, esses elementos da impressora 3D podem não funcionar corretamente.

Imagem 1:A especificação da tensão de saída em um driver de passo. Fonte:Dyze Design.

Uma PSU recebe 110 a 240 V do soquete e, com a ajuda de um transformador , converte-o para 12 a 24 V , uma tensão mais adequada para dispositivos. Além disso, a PSU também possui um circuito retificador , um elemento responsável por converter a corrente AC do soquete para a corrente DC que uma impressora 3D precisa.

Imagem 2:Portas de fio de entrada CA e saída CC em uma fonte de alimentação. Fonte:Dyze Design.

Uma fonte de alimentação de impressora 3D geralmente tem as seguintes especificações:

• A(s) tensão(ões) nominal(is) :esses valores indicam qual tensão de entrada CA a fonte de alimentação recebe do soquete - 110 V @ 60 Hz ou 240 V @ 50 Hz (como visto na figura acima). Normalmente, isso pode ser alterado pressionando um botão na lateral da PSU.
• A tensão de saída :este valor especifica a tensão da corrente DC que o PSU pode fornecer após a conversão da corrente AC. Este valor varia entre as PSUs, mas uma PSU pode suportar apenas uma voltagem específica:12 V ou 24 V . Isso é crucial, pois os componentes de uma impressora 3D também são classificados para uma voltagem específica e devem corresponder à voltagem de saída da PSU . Usando um componente de 12 V com um dispositivo de 24 V fará com que o componente funcione com o dobro da velocidade para a qual foi projetado, o que pode resultar em superaquecimento, fumaça, queima da placa-mãe, podendo até causar explosão ou incêndio . Outro problema surge no caso de um evento de curto-circuito. A PSU pode descarregar todo o excesso de energia no componente, causando danos. Isso pode acontecer com qualquer PSU, mas com uma fonte de alimentação menor (12 V), menos energia seria descarregada no componente conectado do que com uma PSU de 24 V. É aconselhável usar um conversor DC-DC para baixar a tensão de 24 V para 12 V para evitar isso. Inversamente, usando componentes de 24 V com uma impressora 3D de 12 V resultará em uma falha no desempenho já que os componentes não estarão recebendo tensão suficiente para operar. Neste caso, o utilizador deverá recorrer a um reforço de tensão que converterá os 12 V fornecidos pela PSU nos 24 V necessários.
• A corrente de saída (amperagem) :este é o maior número de amperes que a PSU pode fornecer. No caso da PSU na figura acima, este valor é 30 A. A especificação da corrente de saída afeta quantos aquecedores uma impressora 3D pode ter e quão quente um leito térmico pode chegar.
• A potência total :este valor indica quanta energia por segundo a PSU pode fornecer. É calculado multiplicando a tensão de saída e a corrente de saída (amperagem). Portanto, uma fonte de 12 V com corrente máxima de 30 A poderá fornecer 360 W de potência.

O objetivo da fonte de alimentação é principalmente para receber, converter e fornecer energia, mas também tem algumas outras tarefas executar. A PSU também é responsável por limitar a corrente recebida a níveis seguros, com a ajuda da carga elétrica, bem como desligar a corrente em caso de falha elétrica.

Outra das tarefas do PSU é limitar o ruído eletrônico ou picos de tensão de atingir a carga elétrica e armazenar energia para que, no caso de uma interrupção temporária no fornecimento de energia, o PSU possa continuar a alimentar a carga elétrica.

Qual ​​voltagem é melhor?

Quando se trata de escolher a voltagem de um componente para uma impressora 3D, como um cartucho aquecedor, um hotend, uma extrusora ou um ventilador, a voltagem desses componentes deve sempre corresponder à voltagem de saída da impressora 3D , ou um conversor DC-DC ou um intensificador de tensão deve ser usado.

Quanto à escolha de uma nova PSU para uma impressora 3D , existem alguns fatores a serem levados em consideração. A 24 V A PSU precisa apenas de aproximadamente metade da quantidade de fiação menor que uma PSU de 12 V . A razão para isso é que quanto maior a tensão, menos corrente flui pela fonte de alimentação (para obter a mesma potência, apenas metade da corrente é necessária), o que permite uma redução do tamanho dos fios. Isso, por sua vez, significa uma redução no custo da fiação e na quantidade de cobre que deve ser extraída para produzi-lo.

Imagem 3:Um fio de 12 V (superior) e um de 24 V (inferior). Fonte:Dyze Design.

Algumas vantagens perceptíveis de usar uma fonte de alimentação de 24 V na impressão 3D são isso:

• O heatbed e o hot end precisam de menos tempo para aquecer.
• Há mais torque dos steppers, o que é muito aparente na extrusora.
• Os steppers produzem menos ruído.

Quando se trata de fontes de alimentação de 12 V , eles são úteis para operar aparelhos diretamente das baterias . A desvantagem de uma fonte de alimentação de 12 V é que ela precisa de um amplificador de tensão para operar dispositivos de 24 V , e sua fiação é mais cara, pois precisa de mais cobre .

Como verificar a PSU da impressora 3D

Ao comprar uma impressora 3D, seja nova ou de segunda mão, o usuário deve certificar-se de saber a real tensão de alimentação da impressora 3D . Às vezes, a inspeção da ficha técnica não é suficiente, pois a fonte de alimentação pode ter sido modificada pelo fabricante e a ficha técnica não foi atualizada. No que diz respeito às impressoras 3D de segunda mão, o proprietário anterior pode ter modificado o PSU sem deixar claro. Portanto, é melhor sempre verificar a PSU da impressora 3D diretamente na impressora antes de comprar ou instalar qualquer componente de atualização . Se uma nova fonte de alimentação for comprada, também deve-se garantir que ela funcione corretamente antes de instalá-la na impressora 3D.

A PSU geralmente é uma grande caixa retangular prateada. Algumas fontes de alimentação são independentes separados peças de equipamento, como na impressora 3D Creality CR-10 V3, enquanto outras impressoras os têm embutidos na estrutura principal , como a impressora 3D Anycubic Vyper ou a impressora 3D Artillery Genius.

Imagem 4:Da esquerda para a direita, a fonte de alimentação em impressoras 3D Creality CR-10 V3, Anycubic Vyper e Artillery Genius. Fonte:Creality, Anycubic e Artilharia.

Primeiro, a tensão de saída da fonte de alimentação deve ser verificada observando a etiqueta na fonte de alimentação, conforme demonstrado na figura abaixo.

Imagem 5:A especificação da tensão de saída em uma fonte de alimentação. Fonte:E3D.

Se a PSU não tiver nenhuma informação sobre a tensão de saída , pode ser verificado com a ajuda de um voltímetro ou multímetro . Deve-se ter em mente que os equipamentos eletrônicos devem sempre ser manuseados com o máximo cuidado e medidas de segurança. A detecção correta da tensão de saída de uma impressora 3D é demonstrada em um vídeo tutorial da Anycubic

Vídeo 1:Um tutorial sobre como detectar e substituir uma PSU. Fonte:Anycubic.

Este processo pode ser retomado nas 3 etapas a seguir :

1. Before touching the PSU or disconnecting any wires, the printer should be disconnected from the outlet . If there are no ESD safety measures in place, such as a grounding mat, grounding  can be done by touching anything that is metal, for example a radiator. The accumulated current will go into the metal because the metal is a better conductor of electricity.
2. Then, after 30 seconds, the PSU of the 3D printer can be touched safely . It’s crucial to make sure to avoid ESD events near the 3D printer. Even if the discharage goes unnoticed, is felt upon discharge, it can still damage the printer’s electronic components. The 30 second period is crucial as some cheaper boards/PSUs are not equipped with bleed resistors to quickly discharge capacitors.
3. The third step is to check the voltage in all the output terminals , being very careful not to touch or short the input AC power terminals. The reading on the voltmeter should be nearly the same as the indicated output voltage . A slightly higher voltage will help with an underpowered heatbed, other components may be overpowered.

Knowing the output voltage of the PSU and the 3D printer is crucial to correctly choosing the printer’s components and avoiding dangerous consequences of underpowering or overpowering the components and the 3D printer. While 3D printers can operate on both 12 V and 24 V PSUs, or even have the option to switch between voltages, the more advantageous option is a 24 V PSU, as it requires less power to produce the same amount of current, its wiring is smaller, and it offers some benefits to the performance of the 3D printer.

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