Як знайти діапазон напруги для невідомого двигуна постійного струму?

У мене невеликий немаркований мотор із згорілою дошкою регулятора швидкості. Я можу зрозуміти, що мотор є двигуном постійного струму, оскільки у нього виходять два дроти, а на контролері швидкості є випрямляч.

Я хочу дізнатися, який максимальний діапазон напруги для двигуна, але це виявляється складно. Здається, на платі є тріак і, можливо, діак або якийсь діод. Трансформатора немає, тому я думаю, що він, ймовірно, працює на повному 120 В. Також є купа резисторів та конденсаторів, які, ймовірно, використовуються для ШІМ.

Я зафіксував двигун на своєму буровому пресі і крутив вал зі швидкістю 570 об / хв, або 59,69 радіанів / с, і отримав вихід 16 В. Опір двигуна - 39 Ом (читали раніше 50).

Чи є діаграма або формула для напруги проти швидкості та / або напруги проти крутного моменту для двигуна постійного струму?

FYI, діаметр двигуна шириною близько 2 дюймів, а висота двигуна - близько 4 дюймів. Мотор має прикріплену до нього пластикову черв'ячну передачу і використовувався як масажер для шиї. Я здогадуюсь, що він повинен працювати при високому крутному моменті.

Ось фото мотора та оснащений знімок ланцюга:

Йдеться головним чином про те, яку потужність мотор може безпечно розсіювати, не нагріваючись. Вторинне питання полягає в тому, що ви не хочете, щоб мотор перекручувався, але зазвичай це досить очевидно, коли він заходить так далеко.

Ваші вимірювання дають нам деяке уявлення, але було б додатково корисно знати фізичний розмір цього двигуна. Це дозволяє вперше здогадатися про те, скільки Вт він може розсіяти.

При 570 об / хв (9,5 Гц) ви отримали 16 В вихід. Більшість двигунів можуть робити принаймні 3600 об / хв (60 Гц), тому давайте подивимося, як це виходить. З такою швидкістю задній ЕРС буде 101 В у відповідності з вашими вимірами. Якщо ви думаєте, що це може бути призначено для роботи від випрямленого 120 В змінного струму, тоді давайте подивимося, що робить 170 В, оскільки це ви отримаєте, якщо після випрямляча є конденсатор. 170 В - 101 В = 69 В, що залишається для приводу двигуна при 3600 об / хв. Це дозволило б забезпечити двигун 95 Вт, що дуже багато, якщо це не менше 6 дюймів поперек.

Давайте подивимось на це іншим способом. Щоб потужність ЕРС задньої потужності становила 170 В, знадобиться 6000 об / хв (100 Гц). Це була б абсолютна максимальна швидкість. Це правдоподібно? Це не виходить за межі постійного струму, не знаючи нічого іншого про нього. Звичайно, це насправді ніколи не наступить так швидко, бо не залишилося б ЕМП, щоб насправді загнати його, і жодного крутного моменту не залишилось би загнати щось інше.

При 5000 об / хв у вас буде ЕРС потужністю 140 В з залишком 30 В для приводу мотора на 170 В, що займе 18 Вт. Це може бути цілком правдоподібно, якщо мотор має розмір принаймні в кулак.

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

R можна виміряти, як я вже говорив вище в коментарі, і який я повторю тут. Опір може змінюватись на двигуні постійного струму через контакт щітки. Найкращий спосіб вимірювання опору - це зробити кілька вимірювань і середнє значення. Якщо можливо, зафіксуйте ротор, а потім подайте невеликий струм до клем. Виміряйте напругу і струм і обчисліть R = V / I. Зазвичай у вас це випробування проводиться при ~ 25% від номінального струму. Повторіть кілька разів і середньо. Існує також динамічний тест, який може дати ще кращі результати - роби так само, як я нещодавно сказав, але замість блокування ротора, заднім рухом мотора. 50 об / хв буде достатньою швидкістю, з якою назад можна приводити в рух ротор.

$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}$

Коли ви матимете крутний момент на стійці при різній напрузі та максимальну швидкість при різних напругах, ви зможете побудувати їх на графіку зі швидкістю на одній осі та крутним моментом на іншій осі. Підключіть лінії, і у вас різні криві швидкості і крутного моменту при різній напрузі.

Є багато припущень у тому, що я писав вище. Дві основні припущення, про які слід пам’ятати, - це 1), що мотор залишається відносно прохолодним (тому опір не змінюється) і 2), що струм без навантаження дорівнює нулю (насправді цього не буде).

Залежно від того, наскільки важливо для роботи двигуна після тестування та обладнання, яке ви маєте, ви можете повільно збільшувати напругу в ньому, стежачи за температурою, швидкістю та струмом. Ви також можете включати якесь механічне навантаження і вимірювати крутний момент, як динамометр. Те, що вам зручно, залежить від вас.

Що стосується формул, то багато залежить від геометрії та того, як мотор накручується всередині. Це в основному набір електромагнітів, які взаємодіють з набором постійних магнітів і механічно перемикаються у відповідний час, щоб тримати його в тому ж напрямку. Для заданої сили можна зробити електрострум високого струму, низьковольтний або низьковольтний електромагніт високої напруги. І це лише один із багатьох параметрів. Я думаю, вам краще знайти аркуш специфікації або зробити власні експерименти.

Якщо припустити, що це двигун постійного магніту постійного струму (а не синхронний, індукційний або "універсальний"), ваш тест генератора вказує, що Kv (константа швидкості) становить 3,73rad / s / V або 36rpm / Volt. Тому на 120В він повинен робити близько 4300 об / хв.

Для двигуна ПМДК Кт (константа крутного моменту) - обернена КВ. 1 / 3,73 = 0,268Nm / A або 38oz-in / A.

При опорі 50 Ом струм стійлості становитиме 120/50 = 2,4 А, тому крутний момент стійла повинен становити приблизно 0,268 * 2,4 = 0,643 Нм або 91 оз. Це дуже багато для "маленького" двигуна, тому я підозрюю, що один з ваших вимірювань вирівнюється на коефіцієнт 10. Ви впевнені, що це було 50 Ом, а не 500 Ом?

Ось типовий маленький двигун з постійним магнітом, розроблений для 120 В постійного струму: -

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