Ayudas constantes del motor para seleccionar motores de CC en aplicaciones de control de movimiento. Los motores de CC cepillados y sin escobillas son una buena opción en aplicaciones de ansias sensibles o de eficiencia.

Muchas veces, una hoja de datos de motor o generador de CC incluirá el km constante del motor, que es la sensibilidad de torque dividida por la raíz cuadrada de la resistencia del devanado. La mayoría de los diseñadores ven esta propiedad del motor intrínseco como una figura esotérica de mérito útil solo para el diseñador del motor, sin un valor práctico en la selección de motores de CC.

Pero KM puede ayudar a reducir el proceso iterativo en la selección de un motor de CC porque generalmente es independiente en un caso o motor de tamaño de marco determinado. Incluso en los motores de CC sin hierro, donde el km depende del devanado (debido a las variaciones en el factor de relleno de cobre) sigue siendo una herramienta sólida en el proceso de selección.

Debido a que KM no aborda las pérdidas en un dispositivo electromecánico en todas las circunstancias, el km mínimo debe ser mayor que el calculado para abordar esas pérdidas. Este método también es una buena verificación de la realidad porque obliga al usuario a calcular tanto la potencia de entrada como de salida.

La constante del motor aborda la naturaleza electromecánica fundamental de un motor o generador. Seleccionar un devanado adecuado es simple después de determinar un caso o tamaño de marco adecuadamente potente.

El motor constante KM se define como:

Km = kt/r0.5

En una aplicación de motor de CC con disponibilidad de potencia limitada y un par conocido requerido en el eje del motor, se establecerá el km mínimo.

Para una aplicación motor dada, el km mínimo será:

Km = t / (pin - puchero) 0.5

La potencia en el motor será positiva. El PIN es simplemente el producto de la corriente y el voltaje, suponiendo que no hay cambio de fase entre ellos.

PIN = VXI

La potencia fuera del motor será positiva, ya que suministra energía mecánica y es simplemente el producto de la velocidad y el par de rotación.

POUT = Ω XT

Un ejemplo de control de movimiento incluye un mecanismo de accionamiento de tipo pórtico. Utiliza un motor de CC sin núcleo de 38 mm de diámetro. Se toma la decisión de duplicar la velocidad de juego sin cambios en el amplificador. El punto de operación existente es de 33.9 mn-m (4.8 oz-in.) Y 2,000 rpm (209.44 rad/seg) y la potencia de entrada es de 24 V en 1 A. Además, no es aceptable un aumento en el tamaño del motor.

El nuevo punto de operación será el doble de velocidad y el mismo par. El tiempo de aceleración es un porcentaje insignificante del tiempo de movimiento, y la velocidad de juego es el parámetro crítico.

Calculando el km mínimo

Km = t / (pin - puchero) 0.5

Km = 33.9 x 10-3 nm / (24 vx 1a -

418.88 rad/seg x 33.9 x 10-3 nm) 0.5

Km = 33.9 x 10-3 nm / (24 W-14.2 W) 0.5

Km = 10.83 x 10-3 nm/√w

Cuenta con las tolerancias de la constante de torque y la resistencia del devanado. Por ejemplo, si la constante de torque y la resistencia del devanado tienen ± 12% de tolerancias, el peor de los casos de km será:

KMWC = 0.88 kt/√ (RX 1.12) = 0.832 km

o casi el 17% por debajo de los valores nominales con un devanado frío.

El calentamiento del devanado reducirá aún más el km ya que la resistividad del cobre aumenta casi 0.4%/° C. Y para exacerbar el problema, el campo magnético se atenuará con temperaturas crecientes. Dependiendo del material de la imán permanente, esto podría ser hasta el 20% para un aumento de temperatura de 100 ° C. La atenuación del 20% para el aumento de la temperatura del imán de 100 ° C es para imanes de ferrita. Neodymium-Boron-Iron tiene 11%, y el cobalto de Samarium aproximadamente 4%.

Curiosamente, para la misma potencia de entrada mecánica, si el objetivo es 88% de eficiencia, entonces el km mínimo iría de 1.863 nm/√w a 2.406 nm/√w. Eso es equivalente a tener la misma resistencia del devanado pero una constante de torque 29% mayor. Cuanto mayor sea la eficiencia deseada, mayor será el km requerido.

Si en el caso de la aplicación del motor se conoce la corriente máxima disponible y se conoce la peor carga de par de casos, calcule la constante de torque más baja aceptable utilizando

Kt = t/i

Después de encontrar una familia motora con suficiente km, seleccione un devanado que tenga una constante de torque que exceda ligeramente el mínimo. Luego, comience a determinar si el devanado, en todos los casos de tolerancias y restricciones de aplicación, funcionará satisfactoriamente.

Claramente, elegir un motor o generador determinando primero el km mínimo en el motor sensible a la potencia y las aplicaciones del generador de desafío de eficiencia pueden acelerar el proceso de selección. El siguiente paso será seleccionar un devanado adecuado y asegurarse de que todos los parámetros de aplicación y las limitaciones de motor/generador sean aceptables, incluidas las consideraciones de tolerancia al devanado.

Debido a las tolerancias de fabricación, los efectos térmicos y las pérdidas internas, uno siempre debe elegir un km algo más grande de lo que requiere la aplicación. Se necesita una cierta cantidad de latitud ya que no hay un número infinito de variaciones de devanado disponibles desde un punto de vista práctico. Cuanto más grande sea el km, más indulgente es para satisfacer los requisitos de una aplicación determinada.

En general, las eficiencias prácticas superiores al 90% pueden ser prácticamente inalcanzables. Los motores y generadores más grandes tienen pérdidas mecánicas más grandes. Esto se debe al rodamiento, al viento y pérdidas electromecánicas como la histéresis y las corrientes de remolino. Los motores de tipo pincel también tienen pérdidas del sistema de conmutación mecánica. En el caso de la conmutación de metales preciosos, popular entre los motores sin núcleo, las pérdidas pueden ser extremadamente pequeñas, menos que las pérdidas de rodamiento.

Los motores y generadores de CC sin hierro prácticamente no tienen histéresis y pérdidas de corrienteult en la variante de pincel de este diseño. En las versiones sin escobillas, estas pérdidas, aunque bajas, existen. Esto se debe a que el imán generalmente gira en relación con el hierro posterior del circuito magnético. Esto induce pérdidas de corriente y histéresis de Eddy. Sin embargo, hay versiones DC sin escobillas que tienen el imán y el hierro trasero en movimiento al unísono. En estos casos, las pérdidas suelen ser bajas.