मोटर स्थिरांक गति-नियंत्रण अनुप्रयोगों में डीसी मोटरों के चयन में सहायता करता है। ब्रश और ब्रशलेस डीसी मोटर पावर सेंसिटिव या दक्षता की लालसा वाले अनुप्रयोगों में एक अच्छा विकल्प हैं।

कई बार, एक डीसी मोटर या जनरेटर डेटा शीट में मोटर स्थिरांक Km शामिल होगा, जो वाइंडिंग प्रतिरोध के वर्गमूल से विभाजित टॉर्क संवेदनशीलता है। अधिकांश डिज़ाइनर इस अंतर्निहित मोटर गुण को केवल मोटर डिज़ाइनर के लिए उपयोगी योग्यता के एक गूढ़ आंकड़े के रूप में देखते हैं, जिसका डीसी मोटरों के चयन में कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं है।

लेकिन Km एक dc मोटर के चयन में पुनरावृत्त प्रक्रिया को कम करने में मदद कर सकता है क्योंकि यह आम तौर पर किसी दिए गए केस या फ्रेम आकार की मोटर में वाइंडिंग से स्वतंत्र होता है। आयरनलेस dc मोटर में भी, जहाँ Km वाइंडिंग पर निर्भर करता है (कॉपर फिल फैक्टर में भिन्नता के कारण) यह चयन प्रक्रिया में एक ठोस उपकरण बना रहता है।

चूँकि Km सभी परिस्थितियों में इलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस में होने वाले नुकसानों को संबोधित नहीं करता है, इसलिए उन नुकसानों को संबोधित करने के लिए न्यूनतम Km की गणना की गई मात्रा से अधिक होनी चाहिए। यह विधि एक अच्छी वास्तविकता जाँच भी है क्योंकि यह उपयोगकर्ता को इनपुट और आउटपुट दोनों शक्ति की गणना करने के लिए बाध्य करती है।

मोटर स्थिरांक मोटर या जनरेटर की मौलिक विद्युत-यांत्रिक प्रकृति को संबोधित करता है। पर्याप्त रूप से शक्तिशाली केस या फ्रेम आकार निर्धारित करने के बाद उपयुक्त वाइंडिंग का चयन करना सरल है।

मोटर स्थिरांक Km को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

किमी = केटी/आर0.5

सीमित शक्ति उपलब्धता और मोटर शाफ्ट पर आवश्यक ज्ञात टॉर्क वाले डीसी मोटर अनुप्रयोग में, न्यूनतम Km निर्धारित किया जाएगा।

किसी दिए गए मोटर अनुप्रयोग के लिए न्यूनतम किलोमीटर होगा:

किमी = टी / (पिन – पीओयूटी)0.5

मोटर में जाने वाली शक्ति सकारात्मक होगी। पिन बस करंट और वोल्टेज का गुणनफल है, यह मानते हुए कि उनके बीच कोई चरण परिवर्तन नहीं है।

पिन = वीएक्सआई

मोटर से प्राप्त शक्ति धनात्मक होगी, क्योंकि यह यांत्रिक शक्ति प्रदान करती है तथा यह घूर्णन गति और टॉर्क का गुणनफल है।

POUT = ω XT

गति-नियंत्रण उदाहरण में गैंट्री-प्रकार ड्राइव तंत्र शामिल है। इसमें 38-मिमी-व्यास वाली कोरलेस डीसी मोटर का उपयोग किया जाता है। एम्पलीफायर में कोई बदलाव किए बिना स्लीव स्पीड को दोगुना करने का निर्णय लिया गया है। मौजूदा ऑपरेटिंग पॉइंट 33.9 mN-m (4.8 औंस-इंच) और 2,000 आरपीएम (209.44 रेड/सेकंड) है और इनपुट पावर 1 ए पर 24 वी है। इसके अलावा, मोटर के आकार में कोई वृद्धि स्वीकार्य नहीं है।

नया ऑपरेटिंग पॉइंट दोगुनी गति और समान टॉर्क पर होगा। त्वरण समय चाल समय का एक नगण्य प्रतिशत है, और स्लीव स्पीड महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

न्यूनतम किलोमीटर की गणना

किमी = टी / (पिन – पीओयूटी)0.5

किमी = 33.9 x 10-3 एनएम / (24 VX 1A -

418.88 रेडियन/सेकंड x 33.9 x 10-3 एनएम) 0.5

किमी = 33.9 X 10-3 एनएम / (24 डब्ल्यू – 14.2 डब्ल्यू) 0.5

किमी = 10.83 x 10-3 एनएम/√W

टॉर्क स्थिरांक और वाइंडिंग प्रतिरोध की सहनशीलता को ध्यान में रखें। उदाहरण के लिए, यदि टॉर्क स्थिरांक और वाइंडिंग प्रतिरोध में ±12% सहनशीलता है, तो Km सबसे खराब स्थिति होगी:

केएमडब्ल्यूसी = 0.88 केटी/√(आरएक्स 1.12) = 0.832 किमी

या ठण्डी वाइंडिंग के साथ नाममात्र मूल्यों से लगभग 17% नीचे।

वाइंडिंग हीटिंग से Km और कम हो जाएगा क्योंकि तांबे की प्रतिरोधकता लगभग 0.4%/°C बढ़ जाती है। और समस्या को और बढ़ाने के लिए, बढ़ते तापमान के साथ चुंबकीय क्षेत्र क्षीण हो जाएगा। स्थायी-चुंबक सामग्री के आधार पर, तापमान में 100°C की वृद्धि के लिए यह 20% तक हो सकता है। 100°C चुंबक तापमान वृद्धि के लिए 20% क्षीणन फेराइट चुंबकों के लिए है। नियोडिमियम-बोरॉन-लोहे में 11% और सैमरियम कोबाल्ट में लगभग 4% है।

दिलचस्प बात यह है कि समान यांत्रिक इनपुट शक्ति के लिए, यदि लक्ष्य 88% दक्षता है, तो न्यूनतम Km 1.863 Nm/√W से 2.406 Nm/√W हो जाएगा। यह समान वाइंडिंग प्रतिरोध लेकिन 29% अधिक टॉर्क स्थिरांक के बराबर है। जितनी अधिक दक्षता वांछित है, उतनी ही अधिक Km की आवश्यकता होगी।

यदि मोटर अनुप्रयोग के मामले में अधिकतम उपलब्ध धारा और सबसे खराब स्थिति टॉर्क लोड ज्ञात है, तो निम्नतम स्वीकार्य टॉर्क स्थिरांक की गणना करें

केटी = टी/आई

पर्याप्त किलोमीटर वाले मोटर परिवार को खोजने के बाद, एक ऐसी वाइंडिंग चुनें जिसका टॉर्क स्थिरांक न्यूनतम से थोड़ा अधिक हो। फिर यह निर्धारित करना शुरू करें कि वाइंडिंग, सहनशीलता और अनुप्रयोग बाधाओं के सभी मामलों में, संतोषजनक ढंग से काम करेगी या नहीं।

स्पष्ट रूप से, पावर-सेंसिटिव मोटर और दक्षता-चुनौतीपूर्ण जनरेटर अनुप्रयोगों में न्यूनतम किलोमीटर का निर्धारण करके मोटर या जनरेटर का चयन करने से चयन प्रक्रिया में तेजी आ सकती है। अगला कदम तब उपयुक्त वाइंडिंग का चयन करना होगा और यह सुनिश्चित करना होगा कि सभी अनुप्रयोग पैरामीटर और मोटर/जनरेटर सीमाएँ स्वीकार्य हैं, जिसमें वाइंडिंग-सहिष्णुता संबंधी विचार शामिल हैं।

विनिर्माण सहनशीलता, तापीय प्रभाव और आंतरिक नुकसान के कारण, किसी को हमेशा आवेदन की आवश्यकता से कुछ बड़ा Km चुनना चाहिए। एक निश्चित मात्रा में अक्षांश की आवश्यकता होती है क्योंकि व्यावहारिक दृष्टिकोण से अनंत संख्या में वाइंडिंग विविधताएँ उपलब्ध नहीं हैं। Km जितना बड़ा होगा, किसी दिए गए आवेदन की आवश्यकताओं को पूरा करने में यह उतना ही अधिक क्षमाशील होगा।

सामान्य तौर पर, 90% से अधिक व्यावहारिक दक्षता लगभग असंभव हो सकती है। बड़ी मोटरों और जनरेटरों में बड़े यांत्रिक नुकसान होते हैं। यह बियरिंग, विंडेज और हिस्टैरिसिस और एडी करंट जैसे इलेक्ट्रोमैकेनिकल नुकसानों के कारण होता है। ब्रश-प्रकार की मोटरों में भी यांत्रिक कम्यूटेशन सिस्टम से नुकसान होता है। कीमती धातु कम्यूटेशन के मामले में, जो कोरलेस मोटर्स के साथ लोकप्रिय है, नुकसान बहुत कम हो सकता है, बियरिंग नुकसान से भी कम।

आयरनलेस डीसी मोटर और जनरेटर में इस डिज़ाइन के ब्रश वैरिएंट में वस्तुतः कोई हिस्टैरिसिस और एडी करंट लॉस नहीं होता है। ब्रशलेस संस्करणों में, ये नुकसान, हालांकि कम होते हैं, लेकिन मौजूद होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि चुंबक आमतौर पर चुंबकीय सर्किट के बैक आयरन के सापेक्ष घूमता रहता है। यह एडी करंट और हिस्टैरिसिस लॉस को प्रेरित करता है। हालाँकि, ब्रशलेस डीसी संस्करण हैं जिनमें चुंबक और बैक आयरन एक साथ चलते हैं। इन मामलों में, नुकसान आमतौर पर कम होते हैं।