Jak znaleźć zakres napięcia dla nieznanego silnika prądu stałego?

Mam mały, nieoznaczony silnik z wypaloną płytą kontrolera prędkości. Potrafię zrozumieć, że silnik jest silnikiem prądu stałego, ponieważ ma z niego dwa przewody i prostownik na kontrolerze prędkości.

Chcę dowiedzieć się, jaki jest maksymalny zakres napięcia dla silnika, ale okazuje się to trudne. Płyta wydaje się mieć triak i być może diak lub diodę. Nie ma transformatora, więc chyba działa przy pełnym napięciu 120 V. Istnieje również kilka rezystorów i kondensatorów, które prawdopodobnie są używane do PWM.

Opuściłem silnik na swojej wiertarce i obróciłem wał przy prędkości 570 obr / min lub 59,69 radianów na sekundę i uzyskałem moc wyjściową 16 V. Rezystancja silnika wynosi 39 omów (wcześniej odczyt 50).

Czy istnieje wykres lub wzór na napięcie w funkcji prędkości i / lub napięcie w funkcji momentu obrotowego dla silnika prądu stałego?

FYI, średnica silnika ma około 2 cali szerokości, a wysokość silnika wynosi około 4 cali. Silnik ma przymocowaną plastikową przekładnię ślimakową i był używany jako masażer szyi. Domyślam się, że musi działać przy wysokim momencie obrotowym.

Oto zdjęcie silnika i zdjęcie obwodu:

Chodzi głównie o to, ile mocy silnik może bezpiecznie rozproszyć bez nadmiernego nagrzewania się. Drugi problem polega na tym, że nie chcesz, aby silnik nadmiernie się obracał, ale zwykle jest to dość oczywiste, gdy zajeżdża tak daleko.

Pomiary dają nam pewien pomysł, ale dodatkowa pomoc byłaby znajomość wielkości fizycznej tego silnika. Pozwala to zgadnąć, ile Watów może rozproszyć.

Przy 570 RPM (9,5 Hz) masz 16 V na wyjściu. Większość silników może osiągnąć co najmniej 3600 RPM (60 Hz), więc zobaczmy, jak to działa. Przy tej prędkości tylny EMF wynosiłby 101 V zgodnie z pomiarami. Jeśli uważasz, że może być przeznaczony do pracy z rektyfikowanym napięciem zmiennym 120 V, zobaczmy, co robi 170 V, ponieważ to, co byś otrzymał, gdyby za prostownikiem znajdował się kondensator. Pozostało 170 V - 101 V = 69 V, aby napędzać silnik przy 3600 obr./min. To dałoby 95 W silnikowi, co jest dużo, chyba że ma co najmniej 6 cali średnicy.

Spójrzmy na to z innej strony. Aby tylny EMF wynosił 170 V, wymagałby 6000 obr / min (100 Hz). To byłaby absolutna maksymalna prędkość. Czy to możliwe? To nie jest w porządku dla silnika prądu stałego, nie wiedząc o tym nic więcej. Oczywiście tak naprawdę nigdy nie byłby tak szybki, ponieważ nie byłoby już pola elektromagnetycznego, które by go napędzało, ani momentu obrotowego, który mógłby napędzać cokolwiek innego.

Przy 5000 obr./min, miałbyś 140 V prądu stałego z pozostałym 30 V, aby napędzać silnik przy 170 V, co zabrałoby 18 W. To może być całkiem prawdopodobne, jeśli silnik ma rozmiar przynajmniej pięści.

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

R można zmierzyć, jak powiedziałem powyżej w komentarzu i które powtórzę tutaj. Rezystancja może się różnić w silniku prądu stałego ze względu na kontakt szczotki. Najlepszym sposobem pomiaru rezystancji jest wykonanie kilku pomiarów i uśrednienie. Jeśli to możliwe, zablokuj wirnik, a następnie przyłóż niewielki prąd do zacisków. Zmierz napięcie i prąd i oblicz R = V / I. Zazwyczaj ten test byłby wykonywany przy ~ 25% prądu znamionowego. Powtórz kilka razy i średnio. Jest też test dynamiczny, który może dać jeszcze lepsze wyniki - zrób to samo, co właśnie powiedziałem, ale zamiast zablokować wirnik, napędzaj silnik z powrotem. 50 obrotów na minutę byłoby wystarczającą prędkością, aby cofnąć napęd wirnika.

$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}$

Po uzyskaniu momentu utknięcia przy różnych napięciach i maksymalnej prędkości przy różnych napięciach, możesz wykreślić je na wykresie z prędkością na jednej osi i momentem na drugiej osi. Połącz linie i uzyskaj różne krzywe prędkości i momentu przy różnych napięciach.

W tym, co napisałem powyżej, jest wiele założeń. Dwa główne założenia, o których powinieneś wiedzieć, to 1), że silnik pozostaje stosunkowo chłodny (więc rezystancja się nie zmienia) i 2), że prąd bez obciążenia wynosi zero (w rzeczywistości tak nie będzie).

W zależności od tego, jak ważne jest, aby silnik działał po testowaniu i jaki posiadasz sprzęt, możesz powoli zwiększać napięcie do niego, zwracając uwagę na temperaturę, prędkość i prąd. Możesz także uwzględnić pewnego rodzaju obciążenie mechaniczne i zmierzyć moment obrotowy, np. Dynamometr. Sprawa, że ​​czujesz się komfortowo, zależy od ciebie.

Jeśli chodzi o formuły, wiele zależy od geometrii i sposobu wewnętrznego uzwojenia silnika. Zasadniczo jest to zestaw elektromagnesów, które oddziałują z zestawem magnesów stałych i są przełączane mechanicznie w odpowiednich momentach, aby utrzymać go w tym samym kierunku. Dla danej siły można wykonać elektromagnes wysokoprądowy, niskonapięciowy lub elektromagnes niskoprądowy, wysokonapięciowy. A to tylko jeden z wielu parametrów. Myślę, że lepiej jest znaleźć arkusz specyfikacji lub przeprowadzić własne eksperymenty.

Zakładając, że jest to silnik prądu stałego z magnesem trwałym (a nie silnik synchroniczny, indukcyjny lub „uniwersalny”), test generatora wskazuje, że Kv (stała prędkości) wynosi 3,73rad / s / V lub 36 obr / min / wolt. Dlatego przy 120 V powinno to robić około 4300 obr / min.

W przypadku silnika PMDC Kt (stała momentu obrotowego) jest odwrotnością Kv. 1 / 3,73 = 0,268 nm / A lub 38 uncji / A.

Przy rezystancji 50 Ω prąd utyku wyniósłby 120/50 = 2,4 A, więc moment utyku powinien wynosić około 0,268 * 2,4 = 0,643 Nm lub 91 uncji. To dużo w przypadku „małego” silnika, więc podejrzewam, że jeden z twoich pomiarów wypadł dziesięciokrotnie. Czy jesteś pewien, że był to 50Ω, a nie 500Ω?

Oto typowy mały silnik z magnesem trwałym przeznaczony do napięcia 120 V DC:

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