¿Puede la corriente de arranque de un motor de CC alimentado por una batería afectar / dañar a otros dispositivos conectados a la misma batería?

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Tengo un pequeño vehículo de transmisión diferencial que tiene dos motores de 24V 400W DC, alimentados por dos baterías de 12V conectadas en serie. Estoy planeando adjuntar un buscador de rango de escaneo UST-10LX en la parte delantera del vehículo, para poder implementar algunos algoritmos de evitación de obstáculos. El rango de operación de voltaje del sensor es de 10 a 30 V, ondulación dentro del 10%.

Me gustaría saber si es seguro conectar el sensor a las baterías sin ningún circuito de protección, o si la corriente drenada por los motores podría dañar el sensor de alguna manera.

    
pregunta RomDuan

2 respuestas

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El problema no son los diferentes dispositivos que requieren diferentes cantidades de corriente. Principalmente, los problemas que puede encontrar son:

  • Caídas de voltaje / corriente causadas por los motores que pueden afectar a dispositivos sensibles alimentados por la misma fuente. Para esto, debe asegurarse de usar baterías clasificadas para corrientes (con un cierto margen), requeridas por los motores. Otra medida es instalar condensadores a granel cerca del sensor, que garantizará la tensión / corriente correcta a los sensores en caso de caídas de tensión cortas causadas por los motores. Para esto, cuanto más grande sea el condensador, más grande será la protección. Por supuesto, usar demasiado grandes para la aplicación será un desperdicio de dinero y espacio.
  • Ruido: las cargas inductivas causan mucho ruido en los rieles de alimentación. Para esto, puede proteger el sensor agregando capacitores con los valores correctos a través de los polos de entrada del motor. Como Métodos de filtrado de ruido causado por motores de cepillo de CC por ejemplo Parece coherente que también agregue protección contra el ruido cerca del sensor.
  • regreso inductivo: esto es muy importante. Si se apagan los motores de CC, los picos de voltaje que están muy lejos de lo que pueden tomar otras partes conectadas, como los sensores. Puede desperdiciar sus sensores fácilmente sin protección para esto. Refs: enlace enlace
  • Es muy importante que revise la hoja de datos del buscador de rango para obtener recomendaciones, tasas máximas absolutas u otras precauciones que no figuran en la lista que exige el sensor.
respondido por el Rodrigo N. Hernandez
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Cómo medir la ondulación del suministro regulada por sobrecarga.

  

Respuesta corta

  • Regulación de la carga de suministro ~ fuente de ESR / carga DCR * 100%
    • por ejemplo Ondulación de carga = +/- 10% máx, la fuente en este caso es ESR de la batería
    • DCR = resistencia de DC es la ESR de un motor en DC = resistencia de devanado
  • Resistencia en serie efectiva, ESR = ΔV / ΔI

  • DCR = aumento de V / I, aumento = inicio igual que el rotor bloqueado pero T = L / ESR para la resistencia total del bucle ESR.

  

Respuesta completa

  • Si el motor consume 400W @ 24V, consume 400W / 24V = 16.7Amps a toda velocidad y carga nominal.
  • Pero sabemos por el diseño eficiente del motor de CC que la corriente de arranque es de 8 a 10 veces la corriente nominal,
  • asumiendo así la batería ideal y el interruptor MOSFET;
    • Inrush 10 * 16.7 = 167A, Ya que Inrush es de resistencia DC, por lo tanto;
    • Motor DCR = 24V / 168A = 144 mΩ
  
  • ya que el láser tracker tiene una clasificación de +/- 10% de rechazo de ondulación, con la Ley de Ohm y descuidando ahora la ondulación en el cable ESR y ESL, inductancia, (ambas muy importantes;)      
    • Ripple Vp / Surge Current = 2.4Vp / 167A = 14 mΩ de batería total máx. ESR
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  • Esto define la clasificación de CCA para cada batería según la prueba estándar de 5V de 12.5V completamente cargada, por lo tanto; - CCA = ΔV (= - 5) / ESR = 7 mΩ (por bloque) = 714 A CCA

  • Normalmente, los autos no pueden soportar esta tensión con las baterías o tienen una vida de carga corta con 55Ah típico. Por lo tanto, la selección de la batería y el MOSFET son fundamentales para el rendimiento y la confiabilidad. La ESR de batería alta debido a una carga baja o al envejecimiento resultará en un alto voltaje EMF de respaldo. (I ^ 2 * ESR)

  • El MOSFET RdsOn debe ser < 2% del DCR del motor por razones térmicas.

    • Por lo tanto, el RdsOn < = 2% de 144 mΩ = 2.9 mΩ
    • Esto también requiere baterías de alta calidad con placas resistentes y capacidad de descarga profunda y bien mantenidas para la gravedad específica y un disipador térmico para el MOSFET. Pd = I ^ 2RdsOn = 168A ^ 2 / 2.9 mΩ = 10W
respondido por el Tony EE rocketscientist

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