Limitazione di corrente per un motore CC

Sto cercando su Internet dentro e fuori da oltre un mese e ora, e temo che la mia domanda sia così semplice che non riesco a trovare una risposta. O ho visto la risposta e la riconosco e basta. Tutto quello che sto cercando di fare (in questo momento) è alimentare un piccolo motore a corrente continua che ho acquistato da Radio Shack da un convertitore ac / dc "wall wart". Ho un interruttore on / off. E mentre so abbastanza per collegarli tutti insieme, non so come alimentare il motore senza bruciarlo.

Il motore è il Radio Shack Hi-Speed ​​9-18Vdc Motor, # 2730256. Radio Shack non fornisce specifiche con i suoi componenti, ma sono stato in grado di trovarlo online: "Il 12-18V entro l'1,98 A richiede. Il motore è progettato per funzionare a 1,98 AMPS MAX !!"

Il primo alimentatore che ho provato è stato la verruca da parete di un vecchio laptop che era valutato a 19 V 3,4 A. Funzionava perfettamente quando il motore non aveva alcun carico applicato. Ha tirato intorno a 0,25 ampere. Quando ho messo un carico su di esso, tuttavia, il motore ha quindi tirato su 4 ampere.

"Nessun problema", tuttavia, comprerò solo un alimentatore più appropriato. Su eBay se trovato un alimentatore 18V 2A. Perfetto! Quando è arrivato, l'ho collegato, l'ho acceso e il motore ha estratto 4,5 ampere!

Quindi ora mi sono perso. Il mio ingenuo presupposto era che un alimentatore da 2 ampere non avrebbe fornito più di 2 ampere. Non è vero o l'alimentatore che ho acquistato è spazzatura?

Oppure, devo davvero cercare una sorta di circuito limitatore di corrente che limiti la corrente a poco meno di 2 ampere? Ciò mi consentirebbe di restituire la fornitura acquistata e di utilizzare solo quella che avevo. Proteggerebbe anche il motore dai picchi di corrente. Ho provato a leggere su questo, ma più leggo, più mi confondo.

L'applicazione che ho in mente richiederà molta coppia, quindi sto cercando di mantenere la corrente attuale al massimo possibile. Il mio prossimo passo sarà controllare la velocità usando PWM con un timer 555 o una scheda Arduino. Ma per ora, sarei felice solo di accenderlo e farlo funzionare per 6 ore e non bruciare il motore. Come faccio a fare questo? Come posso impedire al motore a corrente continua di assorbire più corrente di quella salutare?

L'importante è non surriscaldare il motore o alcuna delle sue parti (avvolgimenti, spazzole, cuscinetti, ecc.)

Il calore nel motore proviene da una resistenza quadrata di corrente.

Se il motore ha una potenza nominale massima di 1,95 amp, allora hai tre opzioni per evitare il surriscaldamento:

1. Accertarsi che il carico non sia mai così elevato da bloccare o sovraccaricare il motore.
2. Assicurarsi che la tensione sia così bassa che la corrente attraverso gli avvolgimenti non sarà mai superiore a quella nominale.
3. Utilizzare un controller di corrente per guidare il motore che può limitare la corrente al massimo dato. (In genere, la corrente media è limitata tramite PWM.)

Il motivo per cui il tuo "alimentatore 2A" non ha fatto il limite è che non è stato costruito con "limitazione di corrente continua" come caratteristica. Esistono alimentatori che dispongono di questa funzione, ma sono generalmente più costosi in quanto di solito è più difficile costruirla rispetto a un alimentatore illimitato (che puoi distruggere sovraccaricandolo) o un alimentatore a limitazione intermittente (che si spegne completamente in caso di sovraccarico o surriscaldamento.)

La valutazione dell'amplificatore per un alimentatore è generalmente quanti amplificatori può fornire in modo sicuro - NON un limite o un numero esatto, come il voltaggio. Il motivo è che non si "spinge" gli amplificatori in un carico; il carico "assorbe" gli amplificatori in base alla tensione fornita e alla sua costruzione interna (resistenza, impedenza).

La mia raccomandazione per te è quella di ottenere un alimentatore 12V / 2A e vedere quanta corrente viene assorbita se si arresta il motore. Se <2A, fantastico! Se> 2A, ridurre ancora di più la tensione, fino a quando la corrente assorbita quando è in stallo è accettabile.

Se questo non è abbastanza buono, quindi ottenere un alimentatore che ti consenta di stabilire un limite di corrente, in cui la risposta di tale alimentatore è quella di ridurre la tensione fino a quando la corrente è al di sotto di tale limite. Puoi acquistarli come "componenti" da posti come Jameco o Digi-Key, oppure puoi acquistare un alimentatore benctop 18V / 3A economico da Amazon (che verrà fornito anche con utili letture digitali.)

I motori sono abbastanza robusti e non devi preoccuparti della differenza tra - ad esempio - 1,98 e 2A. Tuttavia, la sovracorrente può ridurre la durata di un motore in due modi distinti:

1) A lungo termine, il motore può surriscaldarsi. Non è insolito che un motore valutato a 2A continui abbia una corrente nominale a breve termine più elevata - forse 4A intermittente, per max. 10 minuti in mezz'ora. La chiave è mantenere bassa la temperatura del motore, limitando la corrente a 2A, oppure lasciandolo raffreddare o migliorando il raffreddamento, ad esempio con una ventola.

2) I motori CC di solito hanno spazzole: blocchi di carbone o contatti metallici che sfregano contro il commutatore. Questi ultimi sono particolarmente inclini a usurarsi per fusione, a causa di scintille o semplicemente di una corrente troppo elevata. Le spazzole di carbone sono più resistenti, ma possono anche usurarsi e surriscaldarsi. Su alcuni motori sono facilmente sostituibili, il che è un modo per aumentare la vita di un motore hard drive!

Nel tuo caso, se vuoi una corsa continua di 6 ore, devi considerare l'assorbimento di corrente a lungo termine.

E questo significa davvero, limitare la coppia sul motore.

Limitare la corrente arresterebbe il motore solo quando viene superata la coppia, il che può effettivamente surriscaldare il motore più velocemente se ha una ventola di raffreddamento interna!

Meglio far funzionare il motore più velocemente e abbassarlo fino a quando non è in grado di fornire la coppia necessaria senza eccessiva corrente.

Quello che devi fare è determinare esattamente quanta coppia è necessaria per accelerare il disco alla velocità con cui vuoi che giri e quindi dimensionare il motore in modo appropriato. Questo è un problema di fisica abbastanza semplice e tutto ciò che devi sapere è il momento di inerzia del tuo carico e la velocità con cui vuoi accelerarlo. Per un oggetto abbastanza semplice come un disco di grandi dimensioni, avrai bisogno di una coppia maggiore per farlo accelerare rispetto a quanto farai per mantenerlo in movimento.

La formula per la coppia è , dove è la coppia, è il momento di inerzia e è l'accelerazione angolare. Il momento di inerzia per un disco è lo stesso di un cilindro, , dove è la massa del disco e è il raggio. $\tau = I*\alpha$$\tau$$I$$\alpha$$I = \frac{1}{2} m*r^2$$m$$r$

Quindi quando accendi il motore, assorbirà quanta più corrente possibile per accelerare questo disco. Se ti viene in mente un metodo per limitare la corrente a 2 amp (che, per un dato motore, equivale a limitare la coppia a un certo valore), ciò equivale a limitare l'accelerazione del carico ( ). L'altra opzione sarebbe quella di limitare la velocità con cui si accelera il carico, il che limiterebbe la quantità di coppia necessaria. Questo potrebbe essere semplice come applicare lentamente più tensione per un periodo di tempo invece di colpire il motore con 18 V istantaneamente. Dal momento che sembra che tu abbia intenzione di controllare la velocità, questo potrebbe essere qualcosa che vorrai provare.$\alpha = \frac{\tau}{I}$

E tutto ciò presuppone, ovviamente, che il motore sia dimensionato correttamente. Ti incoraggio a eseguire i calcoli per capire il tuo momento di inerzia e quindi utilizzare i requisiti di accelerazione per determinare la coppia di cui hai bisogno. È molto probabile che il motore che hai non funzionerà affatto per questo (cioè, anche quando il carico è all'altezza della velocità, richiede più coppia per tenerlo in movimento rispetto a quello che il tuo motore può darti in sicurezza per 6 ore alla volta ).

Inoltre, ecco una nota sui valori nominali del motore. La maggior parte dei produttori di motori valuta i propri motori in base a come cambia la sua temperatura interna rispetto alla temperatura ambiente e al tipo di isolamento che utilizza. Pertanto, per un determinato tipo di isolamento, il produttore del motore caricherà il motore in modo tale che gli avvolgimenti del motore aumentino (diciamo) 85$^{\circ}$C oltre la temperatura dell'aria ambiente per un lungo periodo di tempo. La coppia, la corrente, la velocità, ecc. Sulla targhetta dati della prova. Quindi se un motore dice che è valutato per 2 A, ciò significa che se lo fai funzionare a 2 A per lunghi periodi di tempo (come sei a 6 ore), dovresti aspettarti che gli avvolgimenti del motore diventino caldi come l'isolamento è valutato per. Ciò significa anche che è possibile sovraccaricare il motore per un breve periodo di tempo purché gli avvolgimenti del motore non diventino più caldi di quella temperatura. Il problema per te è che non sai che tipo di isolamento è nel tuo motore e probabilmente non hai l'attrezzatura di prova per determinare correttamente quanto potresti sovraccaricare il motore. Fondamentalmente tutto ciò che sto dicendo è che disegnare 4,5 Amp per un breve periodo di tempo (diciamo, 1 minuto) non è

Perché nessuno gli ha detto di usare un resister? Questo è il modo in cui i ventilatori dei ventilatori negli impianti CA delle auto sono limitati in modo sicuro. Capisci quale valore di resistenza è necessario per passare la quantità di corrente a una determinata tensione. Ciò impedirà al motore di assorbire sempre più corrente di quella che il resister attraverserebbe.