Soy nuevo en ingeniería eléctrica, y probablemente estoy haciendo la pregunta incorrecta. No estoy seguro de cómo expresarlo.
Para la pregunta, voy a usar un diseño de ejemplo de simplemente una batería de 9v conectada a un motor de juguete DC.
A mi entender de mi pregunta anterior , el voltaje proveniente de la batería a través del motor será de aproximadamente 9v . La corriente será desde 0 hasta que la batería se pueda suministrar sin freír. ¿Qué decide cuánta corriente pasa por el motor?
Algunos conceptos para principiantes no matemáticos:
Todos los motores son generadores. Supongamos que su motor de CC de tipo imán permanente genera 9 V cuando el eje se gira, por ejemplo, a 100 Hz o 6000 RPM.
Esto significa que, cuando el motor está conectado a una batería de 9V, se acelerará hasta 6000 RPM, luego permanecerá a esa velocidad. Cuando llega a 6000 RPM, consume una corriente de cero (idealmente). Suponiendo que la fricción entre el cojinete y el cepillo sea insignificante y que el rotor esté en vacío (por lo tanto, no se calienta el aire, sin que salga viento de los orificios en el caso.) A la velocidad máxima, la corriente cae a cero porque el motor (generador) está suministrando 9V, y la batería también está suministrando 9V de la misma polaridad. Los dos voltajes opuestos se restan a cero. El rotor sigue girando a una velocidad constante. Y, aparte de los efectos de fricción, no necesita energía de la fuente de alimentación. Para un motor real, toda la corriente de suministro es causada por una fricción no deseada (y también, por supuesto, por el vataje de carga mecánica que se extrae de los objetos conectados al eje giratorio).
En otras palabras, no es fácil calcular la corriente que un motor real tomará de su fuente de alimentación. La corriente depende de la fricción interna de los cojinetes y las escobillas y de los efectos del viento / ventilador, así como de la cantidad de trabajo (vataje) que esté realizando el eje del motor.
Con los motores de CC, las RPM del eje son proporcionales a la tensión de excitación y la tensión generada. Si un motor funciona a 6000RPM cuando está conectado a 9V, funcionará a 1/3 de la velocidad si se alimenta a 1/3 de los voltios (entonces, 2000RPM para una fuente de alimentación de 3V). Realmente no hay nada como un 9V motor o un motor de 24 V, etc. Estos son solo los voltajes operativos para un desgaste mínimo de los cojinetes y una vida útil máxima de los cepillos. Idealmente, cualquier motor de CC puede funcionar a un voltaje y RPM mucho más bajos que el voltaje de la hoja de especificaciones. Y, cualquier motor de CC se puede conectar como un generador y usarse como un sensor de RPM: el voltaje de salida es proporcional a la velocidad del rotor.
El rotor de cualquier motor tiene masa y no puede acelerar al instante. Por lo tanto, cada vez que conecte su motor de CC a una batería de 9 V, no consumirá una corriente infinita y no saltará instantáneamente a la velocidad de 6000 RPM. Sin embargo, se acelerará y generará una gran cantidad de corriente mientras lo hace.
Todos los motores son volantes. Cuando se conecta por primera vez a una fuente de alimentación de CC, la velocidad del motor aumenta y la energía cinética se almacena en su rotor. Cuando está conectado y funcionando con RPM constantes, podemos desconectar el suministro, y las RPM permanecerán igual y no se detendrán instantáneamente. (El rotor es un dispositivo de almacenamiento de energía). Luego, dependiendo de la fricción y el vataje de trabajo, las RPM del motor disminuirán suavemente, como cualquier volante que realiza trabajo y pierde su energía cinética.
Si queremos ralentizar rápidamente un motor de CC, podemos desconectarlo de su fuente de alimentación y luego conectarlo a una resistencia. El motor actúa como un generador (como siempre lo hace) e impulsa una corriente en la resistencia. El motor se ralentiza y la "resistencia de frenado" se calienta.
En general, los motores de CC se parecen a los condensadores, donde la "carga" es la energía cinética del volante del rotor. Los motores de CC consumen una gran corriente cuando se conectan por primera vez a un voltaje de CC. Entonces, la corriente disminuye a casi cero. Desconecte un motor de giro de CC y la tensión de la fuente de alimentación aún permanece en sus terminales. ¿Y si cortamos esas terminales? ¡POW! Aparece brevemente una enorme corriente, y el rotor se detiene bruscamente. Hemos descargado la energía mecánica almacenada, y los conductores terminan a una temperatura más alta.
Básicamente, la carga en el motor determina la corriente. Hay dos cosas principales a tener en cuenta:
1) Al girar, el motor genera una tensión proporcional a la velocidad, denominada back-emf, que se opone a la tensión aplicada de la batería: E = Ke * speed, donde Ke es la constante back-emf.
2) El par producido por el motor es proporcional a la corriente: T = Kt * I, donde Kt es la constante del par. (Nota: si se usan unidades SI en todo el proceso, Ke y Kt son idénticos.)
Los devanados del motor tienen resistencia, por lo que el flujo de corriente provoca una caída de voltaje. El motor funcionará a una velocidad en la que la resistencia de retorno más la caída de voltaje debida a la corriente en los devanados del motor es igual al voltaje de la batería, y donde el par del motor es igual a la carga aplicada.
Sin carga externa, el par del motor solo tiene que contrarrestar las pérdidas rotacionales, como la fricción del rodamiento. Por lo tanto, la corriente es pequeña y el back-emf está cerca del voltaje de la batería.
Si se aplica una carga al eje del motor, el motor disminuirá un poco la velocidad y la dorsal disminuirá proporcionalmente. Este aumento de la discrepancia entre los voltios de la batería y la parte posterior de la emf obliga a que haya más corriente en los devanados, por lo que aumenta el par del eje. La velocidad disminuye y la corriente aumenta hasta que el motor alcanza el equilibrio en un nuevo punto de operación.
Un gráfico de velocidad frente a par daría una línea inclinada; la pendiente de la línea es indicativa de la resistencia del devanado
Los parámetros principales son;
la inercia determina cuánto tiempo se tarda en acelerar o frenar (cct corto)
\ $ I_ {inicio} = V_ {IN} / DCR \ $ para la resistencia de CC del motor = 8x a 10x Imax
Velocidad de aceleración o carga rotacional, caigo con RPM debido a EMF inversa debido al aumento del voltaje del efecto del generador, rotación = Hz / V o kV / RPM (kV / (Hz * 60)
Imax solo se produce con el par de carga máximo, que depende del perfil de carga en función de la velocidad
Por lo tanto, la corriente sin carga del motor va de (8x a) 10x Imax a 10% Imax