¿par y eficiencia del motor cepillado? [cerrado]

Eficiencia máxima significa la mejor proporción de potencia mecánica (velocidad * par) a potencia eléctrica (I * (IR + BEMF)).

La capacidad de mantener un par de torsión alto se pierde hacia las RPM más altas, es por eso que hay un crecimiento máximo en lugar de constante.

Las curvas de rendimiento del motor de CC publicadas en la pregunta se dibujan para una tensión fija y un par de carga variable. A velocidad cero, la carga se ha incrementado hasta el punto de que el motor se detiene. El motor está produciendo su par máximo, pero el eje no girará porque la carga es muy alta. Dado que la potencia mecánica es la velocidad multiplicada por el par, la potencia mecánica de salida es cero. 100% de torque X 0% de velocidad = 0% de potencia. Sin embargo, la corriente del motor es alta, por lo que la potencia eléctrica entra en el motor, aunque no se está obteniendo potencia mecánica. Toda la potencia que entra en el motor produce calor dentro del motor. La eficiencia es la potencia mecánica de salida dividida por la potencia eléctrica de entrada. Ninguna salida dividida por alguna entrada = eficiencia cero.

A una velocidad del 100%, la carga se ha reducido a cero, por lo que el motor no tiene nada que lo retenga y funciona a la velocidad máxima posible. Aquí de nuevo, no se produce potencia mecánica. 0% de par de torsión X 100% de velocidad = 0% de potencia. Aquí nuevamente, hay algo de corriente entrando en el motor, por lo que la potencia ingresa al motor, pero no sale potencia. Una vez más, la eficiencia es cero.

La velocidad a la que la eficiencia es máxima está en algún lugar entre cero y la velocidad máxima. Las pérdidas en el motor son principalmente pérdidas debido a la resistencia del devanado. Las pérdidas en la resistencia son proporcionales a la corriente al cuadrado, y aumentan rápidamente a medida que la corriente aumenta en proporción al par. La potencia de salida del motor aumenta a medida que aumenta el par, pero alcanza un pico cuando la velocidad ha disminuido tanto como ha aumentado el par. En ese punto, las pérdidas aumentaron para igualar la potencia de salida del motor. La mitad de la potencia de entrada al motor va a pérdidas y la mitad a la salida, por lo que la eficiencia ha caído al 50%.

En pocas palabras, la diferencia de rpm es causada por la corriente que causa una caída de voltaje en las resistencias internas del motor (cepillos, conmutador, devanados de armadura).

El par es proporcional a la corriente. Cuando el motor funciona libremente, se acelera hasta que la frecuencia de retorno (casi) es igual a la tensión de alimentación y consume la corriente suficiente para superar las pérdidas internas. A medida que aumenta la carga, la corriente debe aumentar para suministrar un par de torsión que coincida con la carga. Esta corriente provoca una caída de voltaje a través de la resistencia interna del motor. El motor se ralentiza porque la tensión de activación (tensión de alimentación - caída de tensión a través de la resistencia interna) es menor.

El par máximo se produce en la corriente máxima. Esto ocurre a cero rpm porque en ese momento no hay un back-emf, por lo que la corriente está limitada solo por la resistencia. Sin embargo, la salida de potencia = velocidad * par, por lo que la eficiencia es cero.

La eficiencia mejora a mayores rpm porque entonces la corriente es menor, por lo que se reduce la pérdida resistiva ('cobre'). Sin embargo, a medida que aumenta la velocidad, también lo hacen las pérdidas por fricción y magnéticas ("hierro"). Las rpm están en su máximo cuando se ejecuta libremente, pero el par es cero, por lo que la potencia de salida y la eficiencia también son cero.

La eficiencia máxima se produce en el punto donde la pérdida de cobre = la pérdida de hierro, por lo general a 80 ~ 90% de las rpm sin carga.