Relación de par a la velocidad en un motor de CC

Conceptualmente, tienes que pensar en esto de manera ligeramente diferente. La forma en que pienso que estás pensando sobre esto es como un par de torsión en un vehículo. Un automóvil con más par de torsión acelerará más rápidamente y se asocia con un aumento de la velocidad. En otras palabras, presiona el pedal del acelerador para aumentar la velocidad y necesita un par para hacerlo.

Sin embargo, cuando se habla de la relación entre la velocidad y el par de un motor de CC, entonces hay que pensar en ello de manera diferente. Para un motor dado con un voltaje de entrada constante, la velocidad del motor será determinada por la carga en el eje del motor. Para una carga dada, la única forma de aumentar la velocidad es aumentar el voltaje. Y este aumento en la velocidad requerirá un poco más de par para acelerar, pero después de que alcance su nueva velocidad, el par retrocederá a su par original (a menos que, por supuesto, la carga dependa de la velocidad, como en un ventilador).

Entonces, tal vez una mejor manera de pensar en ello sea en lugar de decir "Se dice que el par y la velocidad en un motor de CC son inversamente proporcionales" usted dice " Para un voltaje dado , el par y la velocidad en un motor de CC se dice que son inversamente proporcionales ". Una curva de velocidad-par que ve en las hojas de datos es solo válida para la tensión nominal y el motor operará en esa curva. Entonces, si el par aumenta, la velocidad seguirá esa curva y bajará.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Esta es una aproximación de estado estable de un motor de CC que funciona bastante bien con algunos tipos de motores de CC (ver comentario de supercat). Desde el estado estacionario, la inductancia de armadura \ $ L_a \ $ se descuida. Tenemos los siguientes: \ $ \ $ \ begin {align} V & = \ text {voltaje dc de entrada} \\ R_a & = \ text {resistencia de armadura} \\ E_b & = \ text {back-e.m.f}} \ omega & = \ text {frecuencia de rotación angular del eje} \ = \ frac {2 \ pi \ cdot \ text {velocidad}} {60} \\ I_a & = \ text {inducido actual} \\ K_e & = \ text {back-e.m.f constant} \\ K_T & = \ text {constante de torsión} \\ T & = \ text {torque del eje} \ end {align} \ $ \ $ y se aplican las siguientes ecuaciones: \ $ \ $ \ begin {align} E_b & = K_e \ cdot \ omega ... (1) \\ T & = K_T \ cdot I_a ... (2) \\ E_b & = V-I_a R_a ... (3) (\ text {obtenido de un circuito equivalente mostrado)) \\ \ text {de las 3 ecuaciones anteriores,} \\ T & = \ frac {K_T V} {R_a} - \ frac {K_e K_T \ \ omega} {R_a} \ end {align} \ $ \ $ La ecuación que relaciona el par y la velocidad (o frecuencia) se grafica a continuación, mostrando claramente que el par es inversamente proporcional a la velocidad:

Para una potencia constante entregada a la carga mecánica, el par y la velocidad multiplicados juntos es una constante. Esa es la definición básica de poder, es decir,

Potencia = \ $ 2 \ pi n T \ $ donde n es el número de revoluciones por segundo y T es el torque.

Un aumento en el par (y por aumento del par me refiero a la fuerza angular producida cuando aumenta la carga mecánica) produce naturalmente una desaceleración de la armadura si la potencia de entrada es constante.

Sin embargo, "motor de corriente continua" podría significar cualquier cosa y bastantes motores tendrán devanados de campo que exhiban efectos del tipo de "potencia constante" mientras que otros (con diferentes devanados de campo) funcionarán como reguladores de velocidad constante y, por lo tanto, un aumento del par (debido a la carga), la velocidad se mantiene casi constante.

Otro tipo de motores de corriente continua puede tener controladores electrónicos que hacen lo mismo; perciben la corriente y, a medida que aumenta, aumentan el voltaje de CC en la armadura y esto puede alcanzar una velocidad casi constante.

Creo que estás confundiendo el par real con la capacidad (o potencial) de entregar un par real. Sin una carga mecánica, el par no tiene sentido, excepto por las pérdidas mecánicas en el motor.

La regla general de oro con máquinas de DC cepilladas es

Actual ~ = Torque

Voltaje ~ = Velocidad (angular)

(para ser justos, casi todas las máquinas siguen esto también pero se vuelve cada vez menos proporcional y más "de alguna manera relacionada", por ejemplo, freq)

Tienes dos constantes (tipo de constantes) cuando se trata de máquinas eléctricas

Kt & Ke

Ke es la constante de voltaje de terminal abierto con unidades: voltios / w. Esto produce un BackEMF

Kt es la constante de par con unidades: Nm / A

en teoría Ke == Kt, pero Kt se efectúa por características de hierro (por lo tanto, existen dos).

La razón por la que se dice que el par y la velocidad son inversamente proporcionales es que la capacidad de generar par disminuye a medida que aumenta la velocidad.

La razón de esto es porque el BackEMF se opone a la fuente que está intentando forzar la corriente en el estator, que generará EM-Torque.

Tiene razón en que, para una aplicación determinada de Torque, se generará una cierta cantidad de aceleración en función de la inercia del rotor y la inercia de la carga, PERO este torque también se reducirá con el aumento de la velocidad (viento, rodamientos, etc.) . Por lo tanto, entre una capacidad decreciente de forzar la corriente en una máquina al aumentar la velocidad y el aumento de las pérdidas a mayor velocidad, la velocidad de aceleración disminuirá hasta que finalmente se alcance la velocidad de carga (o algo de velocidad cargada en comparación con el par de carga y el par generado). )

Estoy de acuerdo en que el aumento en el torque definitivamente aumentará la aceleración angular, pero no significa que la velocidad siempre aumentará al aumentar el torque o la aceleración. Para aumentar la velocidad, el torque debe ser positivo (en la dirección de la velocidad angular), no es necesario aumentar .  suponga una velocidad angular = + 50 rad / s Eg1: torque1 = +5 N-m, torque2 = +10 velocidad aumentando ambos casos. Eg2: torque1 = + 5 N-m, torque2 = +3 velocidad sigue aumentando incluso después de disminuir el torque pero definitivamente con una tasa menor.

Eg3: torque1 = -5 N-m, torque2 = -10 velocidad disminuyendo ambos casos. Eg4: torque1 = -5 N-m, torque2 = -3 La velocidad sigue disminuyendo incluso después de aumentar el torque pero definitivamente con una tasa menor.

En todos los ejemplos, la velocidad angular se supone positiva.

Por lo tanto, creo que tienes dudas en la dinámica básica y no en la máquina.

Cualquier respuesta que parezca negar la aceleración es proporcional al par o que la potencia no es proporcional a la velocidad es simplemente una tontería. Aquí hay respuestas que parecen negar eso, pero que están vestidas con un lenguaje sofisticado (= sabiduría falsa). Así que seamos sencillos. Si aumenta el par, aumenta la velocidad A MENOS QUE aumente la carga. Lo importante a recordar es que con los motores eléctricos hay un EMF posterior (un motor también es un generador) que aumenta con la velocidad y que limita la tensión efectiva y, por lo tanto, la corriente y, por lo tanto, el par. ¿Pero más torque? Más velocidad. Ref Isaac Newton.

La forma en la que pienso es que, en cuanto a la operación en estado estable, el par de carga debe ser igual al par del motor, ahora si la carga aumenta para el motor de corriente continua (derivación), la corriente aumentará. Ahora, de otra manera, puede decir si la corriente aumentada aumenta el par del motor aumenta. Ahora, a medida que aumenta la carga, la velocidad del motor disminuirá y se mantendrá estable a una velocidad más baja que el valor anterior, y por lo tanto, se puede decir que a medida que aumenta la carga, la corriente aumenta pero la velocidad disminuye. Así que puedes concluir, a medida que aumenta la carga (torque de carga) → aumenta el torque del motor pero al mismo tiempo la velocidad disminuye a medida que el torque de la carga se está volviendo más que el torque del motor.