Eficiencia del motor de CC a un par fijo

Algunas de sus premisas básicas son correctas: el par es proporcional a la corriente, y la potencia DISIPADA EN EL MISMO MOTOR es una constante I ^ 2 * R, donde R es la resistencia (constante) de CC del motor, medida a través de su Terminales con el motor parado.

Ahora hagamos funcionar el motor a la corriente I. La V requerida no es IR. (Si es así, el motor se detiene de manera que el EMF de regreso = 0.)

En cambio, V = IR + back-EMF.

Ahora, I * back-EMF es la potencia eléctrica suministrada a la carga como potencia mecánica, e I * IR es la potencia desperdiciada en el motor como calor.

Aumentemos V y aumentemos la velocidad manteniéndome constante. Ahora, la potencia de entrada ha aumentado (IV) pero la resistencia del motor no ha cambiado: por lo tanto, IR es el mismo e I * IR es el mismo. Pero lo que HA cambiado es el EMF posterior, obviamente, ya que es proporcional a la velocidad (que ha aumentado).

Entonces, la potencia se disipa en el motor ya que el calor es constante; pero la potencia eléctrica suministrada a la carga (I * back-EMF) ha aumentado, exactamente como la potencia de salida mecánica (torque * velocidad).

No hay magia, y todo se suma correctamente.

Pero lo que es interesante es que la eficiencia ha aumentado porque la potencia desperdiciada es constante, pero la potencia útil ha aumentado. Por lo tanto, una regla general es que la eficiencia eléctrica es mayor en un motor con poca carga que funciona a gran velocidad, que un motor con mucha carga que funciona a velocidad lenta y con una corriente elevada.

(Existen límites para esto: cuanto menos carga un motor y más rápido lo hace funcionar, mayor es la proporción de potencia perdida por la fricción en los rodamientos y especialmente en los cepillos. Los rodamientos (ballraces) son fáciles: los cepillos no lo son, por lo tanto Los motores sin escobillas tienen una gran ventaja a alta velocidad y alta eficiencia.

La potencia de entrada a un motor (cualquier motor, no solo DC) es siempre la tensión en los cables conductores por la corriente en el motor (no I ² R). La potencia de salida es, como usted dijo, siempre acelerar los tiempos de torsión.

La diferencia entre la potencia de entrada y la potencia de salida siempre será mayor que cero y se conoce como las pérdidas. Las pérdidas de < ² R generalmente causarán la mayoría de las pérdidas, pero también hay pérdidas de núcleo (corrientes de Foucault e histéresis), pérdidas por fricción / viento y pérdidas de carga dispersas. Muchas de estas pérdidas dependen de la velocidad (por ejemplo, las pérdidas del núcleo dependen de la frecuencia de la conmutación magnética en el hierro), por lo que incluso si el par permanece constante, no significa que la eficiencia se mantendrá constante a medida que la velocidad aumenta o disminuye. .

Como se mencionó en otros, un motor de CC puede modelarse eléctricamente como V = IR + Vemf, donde Vemf es el back-emf, que es proporcional a la velocidad del motor. A alta velocidad, V y Vemf son (casi) iguales y existen pocos flujos de corriente. A velocidad cero, tienes el flujo de corriente máximo. Si el par de carga es constante pero la velocidad es variable, entonces el flujo de corriente será aproximadamente constante con cambios leves debido a diferentes pérdidas a diferentes velocidades y temperaturas.

Ok. Lamento arrastrar esto, pero realmente quiero llegar al fondo de esto. En su sitio web, National Instruments afirma que la energía eléctrica suministrada a la armadura de un motor de CC viene dada por:

\ $ P_e = V_b \ times I \ $

Donde:

\ $ V_b = Suministro ~ Voltaje ~ (V) \ $

enlace

Supongo que esta es una fuente confiable, y así responde mi pregunta. Sin embargo, para mí todavía no tiene sentido que use la tensión de alimentación en este cálculo. A menos que el motor se detenga, la tensión de alimentación no describe la diferencia de potencial real entre los terminales del motor. Por lo tanto, no controla la corriente que también se utiliza en el cálculo. Si alguien pudiera arrojar algo de luz sobre esto, estaría realmente agradecido. Gracias.