Ermittlung von Motordrehzahl und Drehmoment bei Leistung und konstanter Spannung

Wenn man sich das Datenblatt ansieht, lügt es zwar nicht, ist aber definitiv am Rande der Irreführung.

Beachten Sie, dass die angegebene "maximale Leistung" bei fast genau der Hälfte der unbelasteten Drehzahl und der Hälfte des Stillstandsstroms auftritt. Dies ist in der Tat der "maximale Leistungspunkt" für einen solchen Motor, aber das Datenblatt erwähnt nicht, dass es sich auch um den Nennwirkungsgrad von 50% handelt, wodurch 12 V * 68 A - 337 W = 479 W in diesem winzigen Motor verbraucht werden - wodurch er wahrscheinlich zerstört wird in Protokoll.

(Idealerweise würde genau die Hälfte der Leistung geliefert werden, etwa 400 W Welle und 400 W Wärme, aber der Motor ist nicht ideal).

Der Motor ist wohl für 100-150W Dauerleistung und 200-250W Kurzzeitleistung geeignet.

Sie müssen den Motor also praktisch am oberen Ende des Drehzahlbereichs betreiben, und wenn die Drehzahl unter (sagen wir) 70 % der Leerlaufdrehzahl fällt (oder der Strom auf 30 % des Stillstandsstroms ansteigt), dann - es sei denn, dies ist streng vorübergehend, wie das Starten einer schweren Last oder das Auftreffen auf eine kalte Stelle beim Bearbeiten einer Gusseisenoberfläche, müssen Sie den Strom unterbrechen und den Motor schützen.

Dann entfällt die Frage, auf welcher Seite der Drehmoment-Geschwindigkeits-Kurve – wenn der Schutz nicht ausgelöst hat, sollten Sie sich auf der Hochgeschwindigkeitsseite befinden.

Sie können Leistungsschalter erhalten, die kurzzeitigen Überstrom zulassen. Dies sind "motorbewertete" oder Schutzschalter der Klasse C für die Wechselstrommotoren, die in den meisten Werkzeugmaschinen verwendet werden. Ich kenne jedoch nichts, das für 12 V DC geeignet ist. Ich würde nach einer 12-V-Gleichstromversorgung suchen, die so eingestellt werden kann, dass sie auslöst, wenn ihr Ausgang länger als ein paar Sekunden 40 A überschreitet. Und wie Olin sagt, wenn Sie es selbst überwachen möchten, ist das Messen des Stroms definitiv der richtige Weg.

Können Sie die Spannungsspitzen oder die Stromumschaltung am Motor erfassen und filtern, um einen One-Shot auszulösen und dann eine Tachogeschwindigkeitsgeschwindigkeitsausgabe für die Servosteuerung zu erzeugen.

Oder begrenzen Sie die Stromimpulse, den LPF und den Eingang zu einer Typ-II-PLL und überwachen Sie die VCO-Steuerspannung für die Tachogeschwindigkeit?

Die erste Option ist besser, wenn Sie mit einem sauberen Impulskonditionierer Gegen-EMK erkennen können.

Der wahrscheinlich einfachste Weg, den Betriebspunkt des Motors festzustellen, besteht darin, ein Amperemeter in Reihe zu schalten. Sie können den Stillstandsstrom und die Leerlaufströme vorab messen. Jeder tatsächliche Betriebsstrom sollte in diesen Bereich fallen.

Da Sie anscheinend eine Festspannungsquelle haben (in Ihrem Fall 12 V), ist die Leistung direkt proportional zum Strom. Tatsächlich ist die Leistung in Watt der Strom in Ampere mal der Spannung in Volt. Beachten Sie jedoch, dass dies die Leistung ist, die in den Motor geht. Die herauskommende mechanische Kraft wird unterschiedlich sein. Eine offensichtliche Möglichkeit, dies zu sehen, besteht darin, die Eingangs- und Ausgangsleistungen zu betrachten, wenn der Motor blockiert ist. Die elektrische Eingangsleistung ist maximal, aber die mechanische Ausgangsleistung ist Null. In diesem Fall fließt die gesamte Energie in die Erwärmung des Motors, für die der Motor möglicherweise nicht auf unbestimmte Zeit ausgelegt ist.

Für einen bestimmten Schnitt kann ich zwar die Leistung finden, aber es gibt zwei Punkte entlang der Drehmoment-Geschwindigkeitskurve (außer der maximalen Leistung), die diese Leistung angeben. Woher weiß ich also, an welchem ​​​​Punkt ich mich befinde? Der Punkt mit hohem Drehmoment und niedriger Drehzahl oder der Punkt mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment?

Das erkennt man am Rauch :)

Am Punkt mit niedrigem Drehmoment bei hohen Drehzahlen sollte der Motor relativ effizient arbeiten (mehr Leistung liefern als er verbraucht), aber am Punkt mit hohem Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen tritt das Gegenteil ein. Die meisten Motoren sind nicht darauf ausgelegt, viel mehr Leistung zu verbrauchen, als sie abgeben, daher führt der Betrieb in diesem Bereich zu einer Überhitzung.

Ein Permanentmagnet- oder Nebenschluss-DC-Motor hat ein lineares Drehmoment-gegen-Strom- und umgekehrtes Drehzahl-gegen-Drehmoment-Verhalten bei variierender Last und liefert eine maximale Ausgangsleistung bei etwa 50 % der Leerlaufdrehzahl.

Ihr Motor hat die folgenden Spezifikationen: -

Voltage: 12 volt DC
No load RPM: 5,310 (+/- 10%)
Free Current: 2.7 amps
Maximum Power: 337 Watts (at 2655 rpm, 172 oz-in, and 68 amps)
Stall Torque: 2.42 N-m, or 343.4 oz-in
Stall Current: 133 amps

Bei maximaler Ausgangsleistung läuft er mit genau 50 % U/min und erzeugt 337 W mechanische Leistung aus 816 W elektrischer Eingangsleistung bei einem Wirkungsgrad von 41 %. In diesem Betriebspunkt muss er 479W abführen, was vermutlich schon über seiner Dauerleistung liegt. Jede höhere Last erhöht die Verlustleistung schnell auf bis zu 1596 W im Stillstand! Sie möchten den Motor in diesem Bereich nicht betreiben.