Come trovo l'intervallo di tensione per un motore DC sconosciuto?

Ho un piccolo motore non contrassegnato con una scheda del controller di velocità bruciata. Sono in grado di capire che il motore è un motore CC perché ha due fili che fuoriescono da esso e c'è un raddrizzatore sul regolatore di velocità.

Voglio scoprire qual è la gamma di tensione massima per il motore, ma si sta rivelando difficile. La scheda sembra avere un triac e forse un diac o qualche diodo. Non c'è trasformatore, quindi immagino che probabilmente funzioni a 120V. C'è anche un gruppo di resistori e condensatori che probabilmente viene utilizzato per PWM.

Ho spinto il motore sul trapano e ho fatto girare l'albero a 570 giri / min o 59,69 radianti / sec e ho ottenuto un'uscita 16V. La resistenza del motore è di 39 ohm (ne avevo già letti 50).

Esiste un diagramma o una formula per la tensione rispetto alla velocità e o la tensione rispetto alla coppia per un motore CC?

Cordiali saluti, il diametro del motore è largo circa 2 pollici e l'altezza del motore è circa 4 pollici. Il motore ha un ingranaggio a vite in plastica attaccato ad esso ed è stato usato come massaggiatore per il collo. La mia ipotesi è che debba funzionare a coppia elevata.

Ecco una foto del motore e un'istantanea del circuito:

Si tratta principalmente di quanta potenza il motore può dissipare in sicurezza senza surriscaldarsi. Un problema secondario è che non vuoi che il motore giri troppo, ma di solito è abbastanza ovvio quando arriva così lontano.

Le tue misurazioni ci danno qualche idea, ma sarebbe anche utile conoscere le dimensioni fisiche di questo motore. Ciò consente di indovinare per primo passaggio quanti Watt può dissipare.

A 570 RPM (9.5 Hz) hai 16 V in uscita. La maggior parte dei motori può fare almeno 3600 RPM (60 Hz), quindi vediamo come funziona. A quella velocità, l'EMF posteriore sarebbe 101 V in base alle tue misurazioni. Se pensi che potrebbe essere progettato per funzionare da 120 V CA rettificati, allora vediamo cosa fa 170 V, poiché è quello che otterrai se ci fosse un condensatore dopo il raddrizzatore. 170 V - 101 V = 69 V rimasti per guidare il motore a 3600 giri / min. Ciò fornirebbe 95 W al motore, il che è molto a meno che non sia largo almeno 6 pollici.

Diamo un'occhiata in un altro modo. Perché l'EMF posteriore sia 170 V richiederebbe 6000 RPM (100 Hz). Questa sarebbe la velocità massima assoluta. È plausibile? Questo non è fuori linea per un motore DC, non sapendo nient'altro al riguardo. Ovviamente non sarebbe mai stato così veloce perché non ci sarebbe più EMF per guidarlo effettivamente, e nessuna coppia rimasta per guidare nient'altro.

A 5000 giri / min, avresti un EMF posteriore di 140 V con 30 V rimasti per guidare il motore a 170 V, il che richiederebbe 18 W. Questo potrebbe essere abbastanza plausibile se il motore è almeno di dimensioni di un pugno.

$V= R*i + e$$V$$R$$e$

R può essere misurato come ho detto sopra in un commento e che ripeterò qui. La resistenza può variare su un motore CC a causa del contatto con la spazzola. Il modo migliore per misurare la resistenza è prendere diverse misurazioni e media. Se possibile, bloccare il rotore e quindi applicare una piccola corrente ai terminali. Misurare la tensione e la corrente e calcolare R = V / I. In genere, questo test viene eseguito con una corrente nominale del 25% circa. Ripeti più volte e in media. Esiste anche un test dinamico che può dare risultati ancora migliori: fare lo stesso come ho appena detto, ma invece di bloccare il rotore, guidare indietro il motore. 50 giri / min sarebbe una velocità sufficiente a sostenere indietro il rotore.

$e$$e = K_b* \omega$$K_b$$\omega$$K_b$

$K_b$$\frac{16 V}{570 RPM} = 28.07 \frac{V}{kRPM} = 0.268 \frac{V}{rad/sec}$$K_t = 0.268 \frac{Nm}{A}$

$V = R*i$$e=0$$i = \frac{V}{R}$$i$$T_{lr} = K_t*i = K_t*\frac{V}{R}$

$V= R*i + e$$i=0$$V=e$$V= K_b* \omega$$\omega = \frac{V}{K_b}$

Una volta ottenuta la coppia di stallo a tensioni diverse e la velocità massima a tensioni diverse, è possibile tracciarli su un grafico con la velocità su un asse e la coppia sull'altro asse. Collega le linee e hai diverse curve velocità-coppia a diverse tensioni.

Ci sono molti presupposti in ciò che ho scritto sopra. I 2 presupposti principali di cui dovresti essere a conoscenza sono 1) che il motore rimane relativamente freddo (quindi la resistenza non cambia) e 2) che la corrente a vuoto è zero (in realtà non lo sarà).

A seconda di quanto sia importante che il motore funzioni dopo il test e di quale attrezzatura disponi, potresti aumentare lentamente la tensione al suo interno, tenendo d'occhio temperatura, velocità e corrente. Puoi anche includere un carico meccanico di qualche tipo e misurare la coppia, come un dinamometro. Il punto con cui ti senti a tuo agio dipende da te.

Per quanto riguarda le formule, dipende molto dalla geometria e da come il motore viene avvolto internamente. È fondamentalmente un insieme di elettromagneti che interagiscono con un insieme di magneti permanenti e vengono commutati meccanicamente nei momenti appropriati per mantenerlo nella stessa direzione. Per una data potenza, puoi creare un elettromagnete ad alta corrente, a bassa tensione o un elettromagnete a bassa corrente e alta tensione. E questo è solo uno dei tanti parametri. Penso che sia meglio trovare la scheda tecnica o fare i tuoi esperimenti.

Supponendo che si tratti di un motore a corrente continua a magneti permanenti (e non di un motore sincrono, a induzione o "universale"), il test del generatore indica che il Kv (costante di velocità) è 3,73rad / s / V o 36rpm / Volt. Pertanto a 120 V dovrebbe fare circa 4300 giri / min.

Per un motore PMDC, Kt (costante di coppia) è l'inverso di Kv. 1 / 3,73 = 0,268 Nm / A o 38oz-in / A.

Con una resistenza di 50 Ω la corrente di stallo sarebbe 120/50 = 2,4 A, quindi la coppia di stallo dovrebbe essere di circa 0,268 * 2,4 = 0,643 Nm o 91oz-in. Questo è molto per un motore "piccolo", quindi ho il sospetto che una delle tue misurazioni sia fuori da un fattore di 10. Sei sicuro che fosse 50Ω e non 500Ω?

Ecco un tipico piccolo motore a magnete permanente progettato per 120 V CC: -

DS-5512-120-6000

Rated voltage:   120VDC
No load speed:   6000±10% rpm
No load current: ≤60mA
Rated speed:     4800±10% rpm
Rated current:   ≤100mA
Rated torque:    120g.cm
Output power:    5.9W
Stall current:   ≥260mA
Stall torque:    ≥600g.cm
Weight:          200g