¿Cómo determino las características terminales de un motor de corriente continua con un par conocido y velocidad angular?

Hay cuatro parámetros principales (eléctricos) que utilizan los ingenieros al seleccionar un motor de CC con escobillas: la constante de par (Nm / A), la constante "back-emf" (V / (rad / s)), la resistencia de la armadura (ohmios) y la inductancia de la armadura (H). Normalmente la inductancia es lo suficientemente baja como para ignorarla. Por alguna casualidad de unidades resulta que en el sistema SI el newton-meter / amp es numéricamente igual al "back-emf" que es simplemente el voltio / (radian / segundo) de rotación. Cuando un motor gira, genera un voltaje que se llama "back-emf". Esto sucede incluso cuando está utilizando el motor para generar par aplicando un voltaje. El resultado es que cuanto más rápido gira, menos corriente fluye hasta que se alcanza un equilibrio. Más aquí:

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El resultado es que puede estimar el voltaje que el motor producirá a una velocidad de rotación determinada (Volt / (radian / second)). Sin embargo, la salida real del motor va a variar una cantidad ridícula por lo que realmente no se puede depender. Lo mejor que puedes hacer es encontrar un convertidor dc-dc adecuado que tome la tensión nominal del motor como entrada y emita la tensión deseada.

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Tampoco te olvides de la resistencia de la armadura que limitará la potencia total disponible.

Hay teoría y hay práctica. No tengo dudas sobre las leyes de Faraday / Lenz, etc., pero esperar una fórmula para cada configuración posible es pedir demasiado.

Le sugeriría que vuelva a los primeros principios, haga algunos experimentos y dibuje algunas gráficas. De esos resultados sacan sus relaciones.

Aquí está el tipo de configuración que estoy pensando. El motor y el 'generador' serían el mismo tipo de dispositivo, por lo que debe esperar que lo que ingresa sea similar en magnitud a lo que sale.

nota:El'pardetorsiónconocido'esdelicado,yaqueelpardetorsiónvariaráconlavelocidad(friccióndelrodamientoy'viento')juntoconcualquiercorrienteextraídadelgenerador.

Comenzaríaporcalibrarelmotordeaccionamientosinelgeneradorconectado,midiendoelvoltaje,lacorrienteylavelocidadcon"sin carga"

Luego puede repetir esto con cargas conocidas (el torque se calcula a partir de la fuerza aplicada al eje giratorio) para que tenga las características de voltaje, corriente, velocidad y torque del sistema de conducción.

Debería esperar que el aumento del par en el motor reduzca la velocidad de rotación (a un voltaje de entrada dado) y aumente la corriente.

Ahora puede conectar su 'generador'

Comience con la salida del circuito abierto del generador y trace la tensión de salida en función de la velocidad de entrada. (A partir de las mediciones de entrada, puede estimar el par de 'sin carga' del generador). Esto le dará el voltaje máximo que puede esperar a una velocidad determinada.

Espero ver un valor de aproximadamente 1V por 1000 rpm.

Repita con diferentes cargas eléctricas en el generador (Rload) y vea qué sucede cuando toma energía (consumo de corriente) del sistema.

Par de medición.

Hay dos métodos básicos, contactar y no contactar.

Los métodos de contacto generalmente implican algún tipo de contacto de frenado o frotamiento con el eje giratorio con un peso variable o sistema de resorte para aplicar una fuerza.

Los métodos sin contacto miden la mA (estás midiendo tres variables para que puedas calcular el torque a cualquier velocidad dada). La torsión en un eje de transmisión o tienes un medio de aplicar fuerza sin contacto físico (por ejemplo, campo magnético) .