Как найти диапазон напряжения для неизвестного двигателя постоянного тока?

У меня небольшой немаркированный мотор с сгоревшей платой регулятора скорости. Я могу понять, что это двигатель постоянного тока, потому что у него два провода, и на контроллере скорости есть выпрямитель.

Я хочу узнать, каков максимальный диапазон напряжения для двигателя, но это оказывается трудным. Плата имеет триак и, возможно, диак или какой-то диод. Там нет трансформатора, поэтому я думаю, что он, вероятно, работает на полную 120V. Есть также несколько резисторов и конденсаторов, которые, вероятно, используются для ШИМ.

Я бросил двигатель на мой буровой пресс и вращал вал со скоростью 570 об / мин или 59,69 радиан / с и получил выходную мощность 16 В. Сопротивление двигателя составляет 39 Ом (раньше было 50).

Существует ли диаграмма или формула для зависимости напряжения от скорости и напряжения от крутящего момента для двигателя постоянного тока?

К сведению, диаметр двигателя составляет около 2 дюймов в ширину, а высота двигателя составляет около 4 дюймов. К двигателю прикреплен пластиковый червячный редуктор, который использовался как массажер для шеи. Я предполагаю, что он должен работать с высоким крутящим моментом.

Вот фотография мотора и снимок схемы:

В основном речь идет о том, сколько энергии может безопасно рассеивать двигатель, не перегреваясь. Вторичная проблема заключается в том, что вы не хотите, чтобы двигатель вращался слишком часто, но обычно это довольно очевидно, когда он заходит так далеко.

Ваши измерения дают нам некоторое представление, но было бы также полезно узнать физические размеры этого двигателя. Это позволяет с первого взгляда угадать, сколько ватт может рассеиваться.

При 570 об / мин (9,5 Гц) вы получаете 16 В. Большинство двигателей могут развивать скорость не менее 3600 об / мин (60 Гц), поэтому давайте посмотрим, как это работает. На этой скорости обратная ЭДС будет 101 В согласно вашим измерениям. Если вы думаете, что он может работать от выпрямленного 120 В переменного тока, давайте посмотрим, что делает 170 В, поскольку это то, что вы получите, если после выпрямителя будет конденсатор. 170 В - 101 В = 69 В осталось для привода двигателя на 3600 об / мин. Это дало бы 95 Вт на двигатель, что очень много, если бы оно не было, по крайней мере, 6 дюймов в диаметре.

Давайте посмотрим на это по-другому. Для обратной ЭДС 170 В потребовалось бы 6000 об / мин (100 Гц). Это было бы абсолютной максимальной скоростью. Это правдоподобно? Это не выходит за рамки для двигателя постоянного тока, ничего не зная об этом. Конечно, на самом деле это никогда не получится так быстро, потому что не останется ЭДС, способной привести его в движение, и не останется крутящего момента, чтобы управлять чем-либо еще.

При 5000 оборотах в минуту у вас было бы 140 В противо-ЭДС с 30 В, оставленными для привода двигателя при 170 В, что потребовало бы 18 Вт. Это могло бы быть вполне правдоподобным, если бы двигатель был по крайней мере размером с кулак.

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

R можно измерить, как я сказал выше в комментарии и который я повторю здесь. Сопротивление может изменяться на двигателе постоянного тока из-за контакта щетки. Лучший способ измерить сопротивление - это сделать несколько измерений и усреднить. Если возможно, заблокируйте ротор, а затем подайте небольшой ток на клеммы. Измерьте напряжение и ток и рассчитайте R = V / I. Обычно для вас этот тест будет проводиться при ~ 25% номинального тока. Повторите несколько раз и в среднем. Также есть динамическое испытание, которое может дать еще лучшие результаты - сделайте то же самое, что я только что сказал, но вместо блокировки ротора снова включите двигатель. 50 об / мин будет достаточной скоростью, на которой можно вращать 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}$

Если у вас есть крутящий момент при разных напряжениях и максимальная скорость при разных напряжениях, вы можете отобразить их на графике со скоростью на одной оси и крутящим моментом на другой оси. Подключите линии, и вы получите различные кривые скорости и крутящего момента при разных напряжениях.

В том, что я написал выше, есть много предположений. 2 основных предположения, о которых вы должны знать: 1) что двигатель остается относительно холодным (чтобы сопротивление не менялось) и 2) что ток холостого хода равен нулю (на самом деле это не так).

В зависимости от того, насколько важно, чтобы двигатель работал после тестирования, и от того, какое у вас оборудование, вы можете медленно увеличивать напряжение на нем, следя за температурой, скоростью и током. Вы также можете включить механическую нагрузку какого-либо вида и измерить крутящий момент, например, динамометр. Точка, с которой вам удобно, зависит от вас.

Что касается формул, это во многом зависит от геометрии и того, как двигатель намотан изнутри. В основном это набор электромагнитов, которые взаимодействуют с набором постоянных магнитов и механически переключаются в подходящее время, чтобы поддерживать его работу в одном направлении. Для данной силы вы можете сделать сильноточный, низковольтный электромагнит или слаботочный, высоковольтный электромагнит. И это только один из многих параметров. Я думаю, вам лучше найти спецификацию или провести свои собственные эксперименты.

Предполагая, что это двигатель постоянного тока с постоянными магнитами (а не синхронный, асинхронный или «универсальный» двигатель), ваш тест генератора показывает, что Kv (постоянная скорости) составляет 3,73рад / с / В или 36 об / мин / вольт. Поэтому на 120V он должен делать около 4300 об / мин.

Для двигателя с постоянным током Kt (постоянная крутящего момента) является обратной величиной Kv. 1 / 3,73 = 0,268 Нм / А или 38 унций / А.

При сопротивлении 50 Ом ток торможения будет равен 120/50 = 2,4 А, поэтому крутящий момент должен составлять около 0,268 * 2,4 = 0,643 Нм или 91 унций-дюйм. Это очень много для «маленького» двигателя, поэтому я подозреваю, что одно из ваших измерений вышло с коэффициентом 10. Вы уверены, что оно было 50 Ом, а не 500 Ом?

Вот типичный небольшой двигатель с постоянным магнитом, рассчитанный на 120 В постоянного тока: -

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