Funcionamiento de un motor de 24 V en un sistema de barco de 12 V

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Estoy tratando de diseñar una máquina de jigging para un barco de pesca, usando un RaspPi como controlador. (Una máquina de jigging sacude un señuelo de 1 kg hacia arriba y hacia abajo cerca del fondo marino, y tira de un pez cuando está enganchado).

El motor que espero usar está aquí: 3336_0 - 86STH156 NEMA-34 Bipolar sin engranaje Large Stepper y el proveedor me recomienda que recomiende usar un suministro de 24V.

Sin embargo, la embarcación a la que quiero encajar la máquina tiene solo 12V. Estoy tratando de evaluar los pros y los contras de los diferentes enfoques.

La solución más sencilla es utilizar un suministro de 12 V al motor. Entiendo que necesitaré cables más gruesos para suministrar esto. Estoy pensando que usar 12V generará más calor y producirá menos torque. Habrá ocasiones en que la máquina necesitará sacar varios peces a la vez desde 50 m de profundidad, por ejemplo, una carga de 20-30 kg. Y a veces el gancho enganchará el fondo. Incluiré un monitor actual, por lo que podría limitar o cortar el suministro cuando haya demasiada carga. Sin embargo, no sé con qué frecuencia puede pasar esto hasta que lo intente, y qué inconveniente sería.

Descarté tener 2 baterías, en paralelo cuando el motor está en marcha y en serie cuando el motor está parado, usando solenoides para cambiar - el motor a menudo se deja en marcha mientras el barco está pescando, ya que necesita continuar desvía con la marea / viento, luego regresa con el motor al lugar donde se encuentran los peces.

Así que creo que la única otra opción es comprar una segunda batería y cable en serie, cambiar el alternador de 12V por un alternador de 24V y tener algo que suministre 12V desde los 24V para el GPS, la radio, etc.

Naturalmente, preferiría la primera opción, pero me pregunto qué tan importante sería el suministro de 24 V para el motor de jigging y cuánto perderíamos con la opción de 12 V.

Gracias por cualquier entrada adicional en mi dilema de entradas.

John

    
pregunta pir8ped

2 respuestas

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Muchas cuestiones aquí. En primer lugar, un motor paso a paso requiere un controlador controlado por la corriente, que es efectivamente un convertidor de conmutación de modo buck que utiliza la inductancia de bobinado del motor como el inductor de salida. Lo que sucede es que, mientras está estacionaria, la corriente estará en algún nivel elegido (máx. 3A / devanado en este); Su selección de lo que define el par de retención. Tenga en cuenta que la resistencia de la bobina es 0.9R, lo que significa que solo habrá 2.7V a través de cada devanado, de ahí la necesidad del controlador de modo conmutado. El resto del voltaje se expresa a través de la inductancia del devanado con un ciclo de trabajo de aproximadamente 2.7 / Vin, por ejemplo. Ciclo de trabajo del 11% para un suministro de 24V.

Si conecta directamente los devanados de este motor a una fuente de alimentación de 24 VCC, dibujará 24 / 0.9 = 26.6A = > 640 vatios por bobinado y se descomponen rápidamente en un bonito charco de carbón y cobre fundido.

La razón por la que las personas usan altos voltajes de alimentación para los motores paso a paso es que dI / dt = V / L y si desea hacer un paso del motor, necesita invertir la corriente en una de las bobinas. Cuanto más rápido pueda revertir la corriente, más rápido podrá pisar el motor. Si no necesita dar un paso rápido, no necesita un alto voltaje de alimentación. Cuando se invierte la corriente en un devanado, se aplica la tensión de alimentación completa, lo que hace que la corriente cambie rápidamente en la dirección opuesta. Una vez que ha alcanzado el valor pico apropiado en el signo opuesto, el controlador reanuda el cambio para limitar la corriente.

Si utiliza un suministro de 12 V en lugar de 24 V, su velocidad máxima de pasos (velocidad máxima) se reducirá aproximadamente a la mitad (debido a que la velocidad de cambio actual se reduce a la mitad), y el par disponible a altas velocidades también se reducirá.

Suponiendo que utilice un controlador adecuado controlado por corriente, el calor disipado por el motor será el mismo independientemente de la tensión de alimentación, es R * I ^ 2 en los devanados. Una tensión de alimentación más baja significa que el conmutador funciona en un ciclo de trabajo más alto. La misma corriente fluirá a través de los devanados pero el doble de la corriente se obtendrá de la fuente de alimentación. En otras palabras, estoy seguro de que este motor será tan bueno para sus propósitos en 12V como lo sería en 24V ... pero no es un motor apropiado.

En su lugar, debe usar un motor de CC de imán permanente o de serie. No es necesario un controlador paso a paso grande, caro y delicado, además el motor debería ser más barato y definitivamente más eficiente que un paso a paso.

Los motores de limpiaparabrisas o de ventanas de automóviles pueden ser un buen lugar para comenzar a buscar opciones económicas. En general, busque un motor de engranajes con caja de engranajes integrada, encontrará uno con mucho torque si lo mira.

    
respondido por el William Brodie-Tyrrell
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respondido por el Clive Cooper

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