Wie finde ich den Spannungsbereich für einen unbekannten Gleichstrommotor?

Ich habe einen kleinen, nicht gekennzeichneten Motor mit einer durchgebrannten Geschwindigkeitsreglerplatine. Ich kann herausfinden, dass es sich bei dem Motor um einen Gleichstrommotor handelt, da zwei Drähte herauskommen und sich am Drehzahlregler ein Gleichrichter befindet.

Ich möchte herausfinden, was der maximale Spannungsbereich für den Motor ist, aber es erweist sich als schwierig. Die Platine scheint einen Triac und vielleicht einen Diac oder eine Diode zu haben. Da es keinen Transformator gibt, wird er wahrscheinlich mit vollen 120 V betrieben. Es gibt auch eine Reihe von Widerständen und Kondensatoren, die wahrscheinlich für PWM verwendet werden.

Ich warf den Motor auf meine Bohrmaschine und drehte die Welle mit 570 U / min oder 59,69 Radian / s und bekam 16 V Ausgang. Der Motorwiderstand beträgt 39 Ohm (vorher 50).

Gibt es ein Diagramm oder eine Formel für die Spannung gegen Drehzahl und / oder Spannung gegen Drehmoment für einen Gleichstrommotor?

Zu Ihrer Information, der Motordurchmesser ist ungefähr 2 Zoll breit und die Höhe des Motors ist ungefähr 4 Zoll. An dem Motor ist ein Schneckengetriebe aus Kunststoff angebracht, das als Nackenmassagegerät verwendet wurde. Ich vermute, dass es mit hohem Drehmoment arbeiten muss.

Hier ist ein Foto des Motors und eine Momentaufnahme der Rennstrecke:

Es geht hauptsächlich darum, wie viel Leistung der Motor sicher abführen kann, ohne zu heiß zu werden. Ein sekundäres Problem ist, dass Sie nicht möchten, dass sich der Motor übermäßig dreht, aber normalerweise ist es ziemlich offensichtlich, wenn es so weit kommt.

Ihre Messungen geben uns eine Vorstellung, aber es wäre zusätzlich hilfreich, die physikalische Größe dieses Motors zu kennen. Dies ermöglicht den ersten Durchgang zu erraten, wie viele Watt es verbrauchen kann.

Bei 570 U / min (9,5 Hz) werden 16 V ausgegeben. Die meisten Motoren können mindestens 3600 U / min (60 Hz) leisten. Lassen Sie uns also sehen, wie das funktioniert. Bei dieser Geschwindigkeit würde die Gegen-EMK gemäß Ihren Messungen 101 V betragen. Wenn Sie der Meinung sind, dass es mit gleichgerichtetem 120-V-Wechselstrom betrieben werden soll, sehen wir uns an, was 170 V bewirken, da dies der Fall ist, wenn nach dem Gleichrichter ein Kondensator vorhanden ist. 170 V - 101 V = 69 V übrig, um den Motor mit 3600 U / min anzutreiben. Das würde dem Motor 95 W liefern, was sehr viel ist, es sei denn, er hat einen Durchmesser von mindestens 6 Zoll.

Schauen wir es uns anders an. Für eine Gegen-EMK von 170 V wären 6000 U / min (100 Hz) erforderlich. Das wäre die absolute Höchstgeschwindigkeit. Ist das plausibel? Das ist für einen Gleichstrommotor nicht unangebracht, wenn man nichts anderes darüber weiß. Natürlich würde es nie so schnell werden, denn es würde keine EMF mehr übrig sein, um es tatsächlich anzutreiben, und kein Drehmoment mehr, um etwas anderes anzutreiben.

Bei 5000 U / min hätten Sie eine Gegen-EMK von 140 V und 30 V übrig, um den Motor mit 170 V zu betreiben, was 18 W dauern würde. Das könnte durchaus plausibel sein, wenn der Motor mindestens faustgroß ist.

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

R kann gemessen werden, wie ich oben in einem Kommentar gesagt habe und den ich hier wiederholen werde. Der Widerstand eines Gleichstrommotors kann aufgrund des Bürstenkontakts variieren. Der beste Weg, um den Widerstand zu messen, besteht darin, mehrere Messungen und Durchschnittswerte vorzunehmen. Wenn möglich, den Rotor blockieren und dann einen kleinen Strom an die Klemmen anlegen. Spannung und Strom messen und R = V / I berechnen. Normalerweise wird dieser Test bei ~ 25% Nennstrom durchgeführt. Mehrmals wiederholen und durchschnittlich. Es gibt auch einen dynamischen Test, der noch bessere Ergebnisse liefern kann - machen Sie dasselbe wie ich gerade sagte, aber anstatt den Rotor zu blockieren, fahren Sie den Motor zurück. 50 U / min wären ausreichend, um den Rotor rückwärts anzutreiben.

$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}$

Sobald Sie das Blockierdrehmoment bei verschiedenen Spannungen und die maximale Drehzahl bei verschiedenen Spannungen haben, können Sie diese in einem Diagramm mit der Drehzahl auf einer Achse und dem Drehmoment auf der anderen Achse darstellen. Schließen Sie die Leitungen an und Sie haben verschiedene Drehzahl-Drehmoment-Kurven bei unterschiedlichen Spannungen.

In dem, was ich oben geschrieben habe, gibt es viele Annahmen. Die 2 Hauptannahmen, die Sie beachten sollten, sind 1) dass der Motor relativ kühl bleibt (damit sich der Widerstand nicht ändert) und 2) dass der Leerlaufstrom Null ist (in Wirklichkeit wird dies nicht der Fall sein).

Abhängig davon, wie wichtig es ist, dass der Motor nach dem Testen funktioniert und über welche Ausrüstung Sie verfügen, können Sie die Spannung langsam erhöhen, während Sie Temperatur, Geschwindigkeit und Strom im Auge behalten. Sie können auch eine mechanische Last einbauen und das Drehmoment wie einen Dynamometer messen. Der Punkt, mit dem Sie sich wohl fühlen, liegt bei Ihnen.

Die Formeln hängen stark von der Geometrie und der inneren Wicklung des Motors ab. Es handelt sich im Grunde genommen um eine Reihe von Elektromagneten, die mit einer Reihe von Permanentmagneten interagieren und zu geeigneten Zeiten mechanisch geschaltet werden, damit sie in die gleiche Richtung laufen. Für eine bestimmte Stärke können Sie einen Hochstrom-Niederspannungs-Elektromagneten oder einen Niedrigstrom-Hochspannungs-Elektromagneten herstellen. Und das ist nur einer von vielen Parametern. Ich denke, Sie sind besser dran, das Datenblatt zu finden oder Ihre eigenen Experimente durchzuführen.

Unter der Annahme, dass es sich um einen Permanentmagnet-Gleichstrommotor handelt (und nicht um einen Synchron-, Induktions- oder Universalmotor), zeigt Ihr Generatortest, dass die Kv (Geschwindigkeitskonstante) 3,73 rad / s / V oder 36 U / min / Volt beträgt. Daher sollte es bei 120 V ungefähr 4300 U / min tun.

Bei einem PMDC-Motor ist Kt (Drehmomentkonstante) die Umkehrung von Kv. 1 / 3,73 = 0,268 Nm / A oder 38 Unzen / A.

Bei einem Widerstand von 50 Ω würde der Blockierstrom 120/50 = 2,4 A betragen, sodass das Blockierdrehmoment etwa 0,268 * 2,4 = 0,643 Nm oder 91 Unzen betragen sollte. Das ist viel für einen "kleinen" Motor, daher vermute ich, dass eine Ihrer Messungen um den Faktor 10 abweicht. Sind Sie sicher, dass es 50 Ω und nicht 500 Ω waren?

Hier ist ein typischer kleiner Permanentmagnetmotor für 120 VDC: -

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