Como encontro a faixa de tensão de um motor CC desconhecido?

Eu tenho um pequeno motor não marcado com uma placa controladora de velocidade queimada. Eu sou capaz de descobrir que o motor é um motor DC porque tem dois fios saindo e há um retificador no controlador de velocidade.

Quero descobrir qual é a faixa de tensão máxima para o motor, mas está se mostrando difícil. A placa parece ter um triac e talvez um diodo ou algum diodo. Não há transformador, então acho que provavelmente está operando a 120V. Há também um monte de resistores e capacitores que provavelmente são usados ​​para PWM.

Liguei o motor na minha furadeira e girei o eixo a 570RPM ou 59,69 radianos / s e obtive uma saída de 16V. A resistência do motor é de 39 ohms (estava lendo 50 antes).

Existe uma tabela ou fórmula para a tensão vs velocidade e / ou tensão vs torque para um motor DC?

Para sua informação, o diâmetro do motor é de cerca de 5 cm de largura e a altura do motor é de 15 cm. O motor possui uma engrenagem helicoidal de plástico e foi usado como um massageador de pescoço. Meu palpite é que ele precisa operar com alto torque.

Aqui está uma foto do motor e um instantâneo do circuito:

É principalmente sobre quanta energia o motor pode dissipar com segurança sem ficar muito quente. Uma questão secundária é que você não deseja que o motor gire demais, mas geralmente é bastante óbvio quando chega tão longe.

Suas medidas nos dão uma idéia, mas também seria útil conhecer o tamanho físico desse motor. Isso permite que o primeiro passe adivinhe quantos Watts ele pode dissipar.

A 570 RPM (9,5 Hz), você tem 16 V de saída. A maioria dos motores pode fazer pelo menos 3600 RPM (60 Hz), então vamos ver como isso funciona. Nessa velocidade, o EMF traseiro seria 101 V de acordo com suas medidas. Se você acha que pode ter a intenção de funcionar a partir de 120 V CA retificados, vamos ver o que 170 V faz, pois é o que você obteria se houvesse um capacitor após o retificador. 170 V - 101 V = 69 V sobrando para acionar o motor a 3600 RPM. Isso forneceria 95 W ao motor, o que é muito, a menos que tenha pelo menos 15 cm de diâmetro.

Vamos ver de outra maneira. Para o EMF traseiro ser de 170 V, seria necessário 6000 RPM (100 Hz). Essa seria a velocidade máxima absoluta. Isso é plausível? Isso não está fora de linha para um motor DC, sem saber mais nada sobre isso. É claro que ele nunca seria tão rápido porque não haveria EMF para acioná-lo e nenhum torque para acionar qualquer outra coisa.

A 5000 RPM, você teria EMF de 140 V de volta com 30 V sobrando para acionar o motor a 170 V, o que levaria 18 W. Isso pode ser bastante plausível se o motor tiver pelo menos o tamanho de um punho.

Um modelo simples para um motor CC é , em que é a tensão do terminal, é a resistência do motor e é a tensão de contra-fem. $V= R*i + e$$V$$R$$e$

R pode ser medido como eu disse acima em um comentário e que repetirei aqui. A resistência pode variar em um motor CC devido ao contato da escova. A melhor maneira de medir a resistência é fazer várias medições e a média. Se possível, trave o rotor e aplique uma pequena corrente aos terminais. Meça a tensão e a corrente e calcule R = V / I. Normalmente, esse teste seria realizado com ~ 25% da corrente nominal. Repita várias vezes e média. Também há um teste dinâmico que pode dar resultados ainda melhores - faça o mesmo que eu disse, mas em vez de travar o rotor, conduza o motor de volta. 50 RPM seria a velocidade suficiente para acionar o rotor de volta.

$e$ pode ser determinado a partir de , onde é a constante de contra-fem (unidades de V / (rad / s) ou V / RPM) e é a velocidade nas mesmas unidades que .$e = K_b* \omega$$K_b$$\omega$$K_b$

Você já encontrou o . São apenas . Como outra pessoa mencionou, a constante de torque de um motor é equivalente à constante de , então .$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}$

No rotor bloqueado, você sabe que porque . Se você resolver , poderá encontrar a corrente quando o rotor estiver travado em tensões diferentes. E a partir dessa corrente, , você pode resolver o torque do rotor bloqueado em diferentes tensões: .$V = R*i$$e=0$ iTlr=Kt∗i=Kt∗$i = \frac{V}{R}$$i$$T_{lr} = K_t*i = K_t*\frac{V}{R}$

Você também pode determinar a velocidade máxima do motor em tensões diferentes usando . Se você assumir quando não houver carga, essa equação se tornará , que se tornará , que se tornará . i = 0 V = e V = K b ∗ ω ω = $V= R*i + e$$i=0$$V=e$$V= K_b* \omega$$\omega = \frac{V}{K_b}$

Depois de ter o torque de parada em tensões diferentes e a velocidade máxima em tensões diferentes, você pode plotá-los em um gráfico com velocidade em um eixo e torque no outro eixo. Conecte as linhas e você terá várias curvas de velocidade e torque em tensões diferentes.

Existem muitas suposições no que escrevi acima. As 2 principais premissas que você deve estar ciente são 1) que o motor permanece relativamente frio (para que a resistência não mude) e 2) que a corrente sem carga é zero (na realidade, não será).

Dependendo de quão crítico é para o motor funcionar após o teste e de quais equipamentos você possui, você pode aumentar lentamente a voltagem, mantendo um olho na temperatura, velocidade e corrente. Você também pode incluir uma carga mecânica de algum tipo e medir o torque, como um dinamômetro. O ponto em que você se sente confortável depende de você.

Quanto às fórmulas, depende muito da geometria e de como o motor é enrolado internamente. É basicamente um conjunto de eletroímãs que interagem com um conjunto de ímãs permanentes e são comutados mecanicamente nos momentos apropriados para mantê-lo funcionando na mesma direção. Para uma dada força, você pode criar um eletroímã de alta corrente e baixa tensão ou um eletroímã de baixa corrente e alta tensão. E esse é apenas um dos muitos parâmetros. Acho melhor você encontrar a folha de especificações ou fazer seus próprios experimentos.

Supondo que seja um motor CC de ímã permanente (e não um motor síncrono, de indução ou 'universal'), o teste do gerador indica que o Kv (constante de velocidade) é de 3,73rad / s / V ou 36rpm / Volt. Portanto, em 120V, deve fazer cerca de 4300rpm.

Para um motor PMDC, Kt (torque constante) é o inverso de Kv. 1 / 3,73 = 0,268Nm / A ou 38 oz-in / A.

Com uma resistência de 50Ω, a corrente de estol seria 120/50 = 2,4A; portanto, o torque de estol deve ser de aproximadamente 0,268 * 2,4 = 0,643Nm ou 91oz-in. Isso é muito para um motor 'pequeno', então eu suspeito que uma de suas medições seja um fator de 10. Você tem certeza de que era 50Ω e não 500Ω?

Aqui está um pequeno motor de ímã permanente típico projetado para 120VDC: -

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