Предельный ток для двигателя постоянного тока

Я искал и выключал Интернет больше месяца и сейчас, и боюсь, что мой вопрос настолько прост, что я не могу найти ответ. Или я видел ответ и просто узнал его. Все, что я пытаюсь сделать (в настоящее время), это приводить в действие небольшой двигатель постоянного тока, который я купил у Radio Shack у преобразователя переменного тока в "настенную бородавку". У меня есть выключатель. И хотя я знаю достаточно, чтобы соединить все это воедино, я не знаю, как привести в действие двигатель, не поджигая его.

Двигатель - высокоскоростной двигатель Radio Shack 9-18Vdc, # 2730256. Radio Shack не предоставляет спецификации со своими компонентами, но я смог найти его в Интернете: «12-18 В в пределах 1,98 А, которое ему требуется. Двигатель рассчитан на работу в 1,98 АМПЕР МАКС !!»

Первым источником питания, который я попробовал, была настенная бородавка от старого ноутбука, которая была рассчитана на 19В 3,4А. Это прекрасно работало, когда к двигателю не прикладывалось никакой нагрузки. Он тянул около 0,25 ампер. Однако, когда я нагрузил его, мотор остановился на 4 ампера.

«Нет проблем», хотя я просто куплю более подходящий источник питания. На eBay найден источник питания 18V 2A. Отлично! Когда это прибыло, я подключил это, включил это, и двигатель тогда потянул 4.5 ампера!

Так что теперь я потерялся. Мое наивное предположение состояло в том, что 2-амперный источник питания не будет поставлять больше, чем 2-амперные. Это не правда, или блок питания, который я приобрел мусор?

Или мне действительно нужно искать какую-то схему ограничения тока, которая ограничивает ток чуть менее 2 ампер? Это позволило бы мне вернуть приобретенный товар и просто использовать тот, который у меня был. Это также защитит двигатель от всплесков тока. Я пытался это прочитать, но чем больше я читаю, тем больше путаюсь.

Приложение, которое я имею в виду, потребует большого крутящего момента, поэтому я стараюсь, чтобы ток был как можно ближе к максимальному, насколько это безопасно. Следующим моим шагом будет управление скоростью с помощью ШИМ с таймером 555 или платой Arduino. Но сейчас я был бы рад просто включить его и дать ему поработать 6 часов, а не перегореть мотор. Как мне это сделать? Как я не позволяю двигателю постоянного тока потреблять больше тока, чем это полезно для него?

Важно не перегревать двигатель или его части (обмотки, щетки, подшипники и т. Д.).

Тепло в двигателе происходит от тока в квадрате временного сопротивления.

Если двигатель рассчитан на максимум 1,95 А, у вас есть три варианта, чтобы избежать его перегрева:

1. Убедитесь, что нагрузка никогда не бывает такой высокой, что двигатель глохнет или перегружается.
2. Убедитесь, что напряжение настолько низкое, что ток через обмотки никогда не будет выше номинального.
3. Используйте регулятор тока для управления двигателем, который может ограничивать ток на заданном максимуме. (Как правило, средний ток ограничен через ШИМ.)

Причина, по которой ваш «источник питания 2А» не сделал ограничения, заключается в том, что он не был построен с «постоянным ограничением тока» в качестве функции. Существуют источники питания, которые имеют эту функцию, но они, как правило, более дорогие, так как обычно сложнее создать эту функцию, чем либо неограниченный источник питания (который можно разрушить, перегружая его), либо источник питания с ограничением по времени (который полностью отключается) от перегрузки или перегрева.)

Номинальная мощность усилителя в источнике питания обычно равна количеству ампер, которые он может безопасно выдать, а не предельному или точному значению, как номинальное напряжение. Причина в том, что вы не «толкаете» усилители в нагрузку; нагрузка «тянет» усилители на основе напряжения, которое вы подаете, и его внутренней конструкции (сопротивление, импеданс.)

Я рекомендую вам получить источник питания 12 В / 2 А и посмотреть, какой ток будет потребляться, если вы остановите двигатель. Если <2А, отлично! Если> 2A, уменьшайте напряжение еще больше, пока ток, потребляемый при остановке, не будет приемлемым.

Если этого недостаточно, получите источник питания, который позволяет установить ограничение тока, при котором ответом этого источника питания является снижение напряжения до тех пор, пока ток не окажется ниже этого предела. Вы можете купить их в качестве «компонентов» в таких местах, как Jameco или Digi-Key, или же вы можете купить дешевый источник питания Benctop на 18 В / 3 А от Amazon (который также поставляется с удобными цифровыми считывающими устройствами).

Двигатели достаточно надежны, и вам не нужно беспокоиться о разнице между, например, 1.98 и 2А. Однако перегрузка по току может сократить срок службы двигателя двумя различными способами:

1) В долгосрочной перспективе мотор может перегреться. Для двигателя, рассчитанного на длительность 2 А, весьма характерно иметь более высокий кратковременный номинальный ток - возможно, 4 А с перерывами, для макс. 10 минут за полчаса. Главное - поддерживать температуру двигателя на низком уровне, либо ограничивая ток до 2 А, либо позволяя ему остыть, либо улучшая охлаждение, например, с помощью вентилятора.

2) Двигатели постоянного тока обычно имеют щетки - либо угольные блоки, либо металлические контакты, трущиеся о коммутатор. Последние особенно подвержены износу вследствие плавления, вызванного искрением или просто слишком сильным током. Угольные щетки жестче, но они также могут износиться и перегреться. На некоторых двигателях они легко заменяются, что является одним из способов продлить срок службы двигателя с жестким приводом!

В вашем случае, если вы хотите непрерывную работу в течение 6 часов, вам необходимо учитывать долгосрочное потребление тока.

И это действительно означает ограничение крутящего момента на двигателе.

Ограничение тока приведет к остановке двигателя только при превышении крутящего момента, что может привести к более быстрому перегреву двигателя, если у него есть внутренний охлаждающий вентилятор!

Лучше запустить двигатель быстрее и включить его, пока он не сможет обеспечить необходимый крутящий момент без чрезмерного тока.

Что вам нужно сделать, это точно определить, какой крутящий момент вам нужен, чтобы разогнать ваш диск до скорости, на которой вы хотите, чтобы он вращался, и затем настроить двигатель соответствующим образом. Это довольно простая физическая проблема, и все, что вам нужно знать, это момент инерции вашей нагрузки и скорость, с которой вы хотите ее ускорить. Для довольно простого объекта, такого как большой диск, вам понадобится больше крутящего момента, чтобы развить его до скорости, чем для его движения.

Формула для крутящего момента $\tau = I*\alpha$, где $\tau$ это крутящий момент, $I$ это момент инерции, и $\alpha$угловое ускорение. Момент инерции для диска такой же, как для цилиндра,$I = \frac{1}{2} m*r^2$, где $m$ это масса вашего диска и $r$ это радиус.

Поэтому, когда вы включаете ваш двигатель, он будет потреблять как можно больше тока, чтобы ускорить этот диск. Если вы придумали какой-то метод ограничения тока до 2 ампер (что для данного двигателя эквивалентно ограничению крутящего момента до определенного значения), то это эквивалентно ограничению ускорения вашей нагрузки ($\alpha = \frac{\tau}{I}$). Другим вариантом будет ограничение скорости ускорения нагрузки, что ограничит необходимый вам крутящий момент. Это может быть так же просто, как медленное подача большего напряжения в течение определенного периода времени вместо мгновенного включения двигателя напряжением 18 В. Так как это звучит так, как будто вы планируете контролировать скорость в любом случае, вы можете попробовать это.

И все это предполагает, конечно, что ваш мотор имеет правильный размер. Я бы посоветовал вам выполнить расчеты, чтобы определить момент инерции, а затем использовать требования к ускорению, чтобы определить необходимый вам крутящий момент. Вполне возможно, что двигатель, который у вас есть, вообще не будет работать для этого (т. Е. Даже когда нагрузка повышена до скорости, для его движения требуется больший крутящий момент, чем то, что ваш двигатель может безопасно дать вам в течение 6 часов за раз ).

Также здесь есть заметка о номинальных характеристиках двигателя. Большинство производителей двигателей оценивают свои двигатели в зависимости от того, как изменяется их внутренняя температура относительно температуры окружающей среды и какой изоляции он использует. Таким образом, для данного типа изоляции производитель двигателя будет загружать двигатель так, что обмотки двигателя возрастут (скажем) 85$^{\circ}$С над температурой окружающего воздуха в течение длительного периода времени. Крутящий момент, ток, скорость и т. Д. На фирменной табличке - данные этого теста. Поэтому, если двигатель говорит, что он рассчитан на 2 А, это означает, что если вы используете его на 2 А в течение длительного времени (как у вас на 6 часов), то вы должны ожидать, что обмотки двигателя будут такими же горячими, как и изоляция. рассчитан на. Это также означает, что вы можете перегружать двигатель в течение короткого периода времени, если обмотки двигателя не нагреваются выше этой температуры. Проблема для вас заключается в том, что вы не знаете, какая изоляция находится в вашем двигателе, и у вас, вероятно, нет испытательного оборудования, чтобы правильно определить, насколько сильно вы можете перегрузить двигатель. По сути, все, что я говорю, это то, что рисунок 4,5 А в течение короткого периода времени (скажем, 1 минуты) не

Почему никто просто не сказал ему использовать резистор? Таким образом, вентиляторы в системах кондиционирования воздуха автомобилей надежно ограничены. Вы выясняете, какое значение сопротивления вам нужно, чтобы передать величину тока при данном напряжении. Это предотвратит подачу на двигатель большего тока, чем через резистор.