Wir haben Gleichstrommotoren, die Räder an einem Auto antreiben. Aufgrund der inneren Reibung drehen sich die Motoren nicht wirklich, bis sie mit mehr als 50 % Leistung versorgt werden.
Sie machen jedoch einige ordentliche Geräusche in diesem Bereich von 0 bis 50 %, die wir für die Wirkung nutzen möchten.
Würde das Betreiben dieser Motoren unter dem Blockierstrom (wodurch Geräusche erzeugt werden) die Motoren beschädigen?
Meine Antwort geht davon aus, dass Sie einen Permanentmagnet-Gleichstrommotor verwenden (dh Permanentmagnete bilden den Stator, der Anker ist mit Kupferdraht in einer mehrpoligen Anordnung gewickelt und Strom wird über Bürsten zu den Ankerspulen geleitet). Meine Antwort wäre ähnlich für einen bürstenlosen Gleichstrommotor.
Wie andere angedeutet haben, besteht die Gefahr beim Betrieb des Motors mit hohem Strom darin, dass durch den Widerstand der Ankerspulen Wärme erzeugt wird. Das ist die gute alte I-Quadrat-R-Wärme, gemessen in Watt. Diese Wärmeerzeugung verursacht einen Temperaturanstieg der Ankerspulen und der Eisenstruktur des Ankers. Ein Teil der Wärme wird auf den Stator und das Gehäuse des Motors übertragen, aber eine effiziente Übertragung wird durch den inhärenten Luftspalt vereitelt, der die äußere Ankeroberfläche von der inneren Statoroberfläche trennt. Diese Eigenschaft des Motors hält die I2R-Wärme im Anker und bewirkt, dass seine Temperatur dramatisch schneller ansteigt als die des Stators oder des Gehäuses. So,
Schließlich zerstören diese hohen Temperaturen die Lackisolierung des Kupfermagnetdrahts im Anker und verursachen Kurzschlüsse zwischen den Windungen. Diese Kurzschlüsse wiederum verhindern, dass Strom in Abschnitten der Ankerspulen fließt, was wiederum das vom Anker erzeugte Magnetfeld verringert, was wiederum das vom Motor erzeugte Drehmoment verringert. Das Symptom, das Sie früher oder später bemerken werden, ist, dass der Motor mit zunehmendem Gebrauch oder "Alter" tendenziell schwächer wird. Immer mehr Ankerspulen werden kurzgeschlossen und schwächen den Motor mit jedem neuen Auftreten schrittweise.
Die andere hervorstechende Krankheit einer ausgedehnten Überhitzung besteht darin, dass das Lötmittel, das verwendet wird, um die verschiedenen Ankerspulen mit dem Kommutator zu verbinden, schmilzt und durch die Zentrifugalkraft des rotierenden Ankers von den Lötverbindungen wegfliegt. Das für diese Aufgabe verwendete Lot ist genau aus diesem Grund normalerweise ein Hochtemperaturlot. Trotzdem hat alles seine Grenzen! Schließlich verliert der Motor die Verbindung zu einem Pol, dann zu einem anderen usw. Das Symptom ist, dass der Motor bei langsamen Drehzahlen stehen bleibt oder in bestimmten Wellenpositionen überhaupt nicht startet. Dies liegt daran, dass der Motor in diesen Positionen kein Drehmoment hat, da der Anker offen ist. Drehen Sie die Welle ein wenig und der Motor startet und hat genug Trägheit, um den toten Punkt im Anker zu "überfahren", wenn die Wellenbelastung nicht zu groß ist.
Ein weiteres Symptom einer längeren Überhitzung besteht darin, dass sich die Ankerwelle oder der Anker selbst aufgrund der hohen Temperaturen verzieht und sich mit dem Stator verbindet. Die "Bindung" kann nur teilweise sein und der Anker wird am Stator reiben und dabei Metall auf beiden Oberflächen abtragen. Oder die Verwerfung wird schnell genug schlimm genug, dass die beiden Oberflächen einfach zusammen knirschen und dabei möglicherweise eine "Schweißnaht" erzeugen. Das Symptom des verzogenen Ankers wird normalerweise von einem gewissen Rauschen begleitet - vielleicht die wirklich coolen Geräusche, die Sie in Ihrem Projekt auszunutzen versuchen!
Es gibt verschiedene Tests, die durchgeführt werden können, um die im Anker erzeugte Wärmemenge zu bewerten, um festzustellen, wie wahrscheinlich es ist, dass der Motor einer der drei oben beschriebenen Krankheiten erliegt. Sie sind jedoch alle ziemlich kompliziert und erfordern eine Demontage und Remontage des Motors sowie Ankermodifikationen.
Vielleicht ist der beste Weg, um in einer Situation wie Ihrer zu testen, eine "dynamische Bremse" zu bauen, die Ihren Motor auf die Drehmoment- und Stromwerte belastet, die Sie in der Anwendung verwenden möchten. Machen Sie die dynamische Bremse aus einem anderen Permanentmagnetmotor, vorzugsweise einem größeren. Verbinden Sie die beiden Wellen fest miteinander und montieren Sie die Motoren starr. Schließen Sie als Nächstes einen Widerstand mit hoher Wattleistung an die Versorgungsleitungen des größeren dynamischen Bremsmotors an (versorgen Sie diesen dynamischen Bremsmotor nicht über eine Stromquelle, sondern schließen Sie den Widerstand einfach an seine Leitungen an). Treiben Sie als Nächstes Ihren Testmotor mit der gleichen Spannung an, die Sie in der Anwendung verwenden, und überwachen Sie seinen Strom mit einem niederohmigen Amperemeter. Stellen Sie nun den am dynamischen Bremsmotor angebrachten Lastwiderstand ein, bis Sie den gleichen Strom erhalten, den Sie in Ihrer Anwendung erwarten ("50% +" Ampere, wie Sie in Ihrer Frage angegeben haben). Der Lastwiderstand muss ein Typ mit hoher Wattleistung sein, da er ziemlich viel Wärme erzeugt. Sie können mehrere Werte in Reihe und parallel verwenden, um den gewünschten Wert zu erreichen. Oder Sie können einen Rheostat geeigneter Größe verwenden (kein Potentiometer!).
Sobald Sie all dies ausgeführt haben und den Strom, der von Ihrem Testmotor gezogen wird, mit dem Amperemeter überwachen, warten Sie einfach und beobachten Sie, bis eines der oben genannten Symptome (oder ein anderes, das ich nicht vorhergesagt habe) auftritt. Behalten Sie dieses Amperemeter im Auge, da es Ihnen das Auftreten von Ausfallsymptomen anzeigt. Der Strom kann je nach Fehlermodus entweder ansteigen, abfallen oder sporadisch schwanken. Wenn der Motor X-mal länger fehlerfrei läuft, als Sie ihn in Ihrer Anwendung verwenden möchten, ist Ihr langfristiger Betrieb wahrscheinlich in Ordnung. (X = 5 bis 10).
Übrigens wird der in diesem Test verwendete Gleichstrommotor mit "dynamischer Bremse" tatsächlich als Generator verwendet, die vom Testmotor erzeugte Energie wird durch diesen Generator geleitet und im externen Widerstand dissipiert. Dabei erfährt die Welle des Testmotors ein identisches Drehmoment wie in Ihrer Zielanwendung. Denken Sie daran, dass in einem PM-Gleichstrommotor Ampere = Drehmoment (einfach ausgedrückt) ist.
Viel Glück!!!
Das Abwürgen eines Motors führt zu einem Wärmestau. Übermäßige Hitze kann die Motoren beschädigen. Sie sollten die Motoren unter diesen aktuellen Bedingungen über einen längeren Zeitraum testen, um zu sehen, ob sie dies unterstützen können. Wie viele Stunden bei x Strom unter y Last, bis es nicht mehr funktioniert.
Und ja, obwohl es bei voller Stalllast nicht die volle Spannung / Strom ist, bleibt es immer noch stehen.
Sofern Sie nichts anderes wissen, entweder aus den Daten des Herstellers oder aus detaillierten Experimenten, gehen Sie davon aus, dass der Betrieb des Motors über seinem Nennstrom (Betrieb NICHT abgewürgt!) Überhitzen oder beschädigen kann. Selbst seine normale Stromstärke kann davon ausgehen, dass der Motor dreht, um einen Lüfter zur Luftkühlung anzutreiben. In diesem Fall kann sogar Nennstrom ohne Drehen des Lüfters ihn töten.
Oft werden Sie feststellen, dass kurzzeitige Überlastungen (bei vielleicht dem 2-fachen oder 4-fachen Nennstrom, wahrscheinlich immer noch weit unter 50 % des Stillstands) zulässig sind, wenn zwischen den Läufen eine Abkühlzeit vorhanden ist. Es kommt auf den Motor an.
Oder Sie können Motoren testen und sehen, wie schnell das Motorgehäuse beispielsweise 60 ° C erreicht. Können Sie es sich leisten, beim Testen einen oder zwei Motoren zu verlieren?