¿Cómo encuentro el rango de voltaje para un motor DC desconocido?

Tengo un pequeño motor sin marcar con una placa de control de velocidad quemada. Puedo darme cuenta de que el motor es un motor de CC porque tiene dos cables que salen y hay un rectificador en el controlador de velocidad.

Quiero saber cuál es el rango de voltaje máximo para el motor, pero está resultando difícil. La placa parece tener un triac y quizás un diac o algún diodo. No hay transformador, así que supongo que probablemente esté funcionando a 120V completos. También hay un montón de resistencias y condensadores que probablemente se usan para PWM.

Puse el motor en mi taladradora y giré el eje a 570 RPM o 59,69 radianes / segundo y obtuve una salida de 16V. La resistencia del motor es de 39 ohmios (estaba leyendo 50 antes).

¿Existe una tabla o fórmula para el voltaje vs velocidad y / voltaje vs torque para un motor DC?

Para su información, el diámetro del motor es de aproximadamente 2 pulgadas de ancho y la altura del motor es de aproximadamente 4 pulgadas. El motor tiene un engranaje helicoidal de plástico adjunto y se utilizó como masajeador de cuello. Mi conjetura es que necesita operar a un alto par.

Aquí hay una foto del motor y una instantánea del circuito:

Se trata principalmente de cuánta potencia puede disipar el motor de manera segura sin calentarse demasiado. Un problema secundario es que no desea que el motor gire demasiado, pero generalmente es bastante obvio cuando llega tan lejos.

Sus medidas nos dan una idea, pero también sería útil conocer el tamaño físico de este motor. Eso permite la primera aproximación de cuántos vatios puede disipar.

A 570 RPM (9.5 Hz) tienes 16 V de salida. La mayoría de los motores pueden hacer al menos 3600 RPM (60 Hz), así que veamos cómo funciona. A esa velocidad, el EMF posterior sería de 101 V de acuerdo con sus mediciones. Si cree que podría estar diseñado para funcionar con 120 V CA rectificados, entonces veamos qué hace 170 V, ya que eso es lo que obtendría si hubiera un condensador después del rectificador. 170 V - 101 V = 69 V sobra para conducir el motor a 3600 RPM. Eso entregaría 95 W al motor, lo cual es mucho a menos que tenga al menos 6 pulgadas de ancho.

Miremos de otra manera. Para que el EMF posterior sea de 170 V requeriría 6000 RPM (100 Hz). Esa sería la velocidad máxima absoluta. ¿Es eso plausible? Eso no está fuera de línea para un motor DC, sin saber nada más al respecto. Por supuesto, en realidad nunca sería tan rápido porque no quedaría EMF para conducirlo realmente, y no quedaría ningún par para conducir cualquier otra cosa.

A 5000 RPM, tendría 140 V EMF con 30 V sobrantes para conducir el motor a 170 V, lo que tomaría 18 W. Eso podría ser bastante plausible si el motor es al menos del tamaño de un puño.

$V= R*i + e$$V$$R$$e$

R puede medirse como dije anteriormente en un comentario y lo repetiré aquí. La resistencia puede variar en un motor de CC debido al contacto del cepillo. La mejor manera de medir la resistencia es tomar varias medidas y promedios. Si es posible, bloquee el rotor y luego aplique una pequeña corriente a los terminales. Mida el voltaje y la corriente y calcule R = V / I. Por lo general, esta prueba se realizaría con una corriente nominal de ~ 25%. Repetir varias veces y promediar. También hay una prueba dinámica que puede dar resultados aún mejores: haga lo mismo que acabo de decir, pero en lugar de bloquear el rotor, vuelva a conducir el motor. 50 RPM serían la velocidad suficiente para impulsar el rotor.

$e$$e = K_b* \omega$$K_b$$\omega$$K_b$

$K_b$$\frac{16 V}{570 RPM} = 28.07 \frac{V}{kRPM} = 0.268 \frac{V}{rad/sec}$$K_t = 0.268 \frac{Nm}{A}$

$V = R*i$$e=0$$i = \frac{V}{R}$$i$$T_{lr} = K_t*i = K_t*\frac{V}{R}$

$V= R*i + e$$i=0$$V=e$$V= K_b* \omega$$\omega = \frac{V}{K_b}$

Una vez que tenga el par de parada a diferentes voltajes y la velocidad máxima a diferentes voltajes, puede trazarlos en un gráfico con velocidad en un eje y par en el otro eje. Conecte las líneas y tendrá varias curvas de velocidad-par a diferentes voltajes.

Hay muchas suposiciones en lo que escribí anteriormente. Los 2 supuestos principales que debe tener en cuenta son 1) que el motor se mantiene relativamente frío (para que la resistencia no cambie) y 2) que la corriente sin carga es cero (en realidad no lo será).

Dependiendo de cuán crítico es que funcione el motor después de la prueba y qué equipo tiene, puede aumentar lentamente el voltaje y controlar la temperatura, la velocidad y la corriente. También puede incluir una carga mecánica de algún tipo y medir el par, como un dinamómetro. El punto con el que te sientas cómodo depende de ti.

En cuanto a las fórmulas, depende mucho de la geometría y de cómo se enrolla internamente el motor. Básicamente es un conjunto de electroimanes que interactúan con un conjunto de imanes permanentes y se activan mecánicamente en los momentos apropiados para mantenerlo funcionando en la misma dirección. Para una resistencia dada, puede hacer un electroimán de alta corriente y bajo voltaje o un electroimán de baja corriente y alto voltaje. Y ese es solo uno de los muchos parámetros. Creo que es mejor encontrar la hoja de especificaciones o hacer tus propios experimentos.

Suponiendo que es un motor de CC de imán permanente (y no un motor síncrono, de inducción o 'universal'), su prueba de generador indica que el Kv (constante de velocidad) es 3.73rad / s / V o 36rpm / Volt. Por lo tanto, en 120V debería hacer alrededor de 4300 rpm.

Para un motor PMDC, Kt (constante de par) es el inverso de Kv. 1 / 3.73 = 0.268Nm / A o 38oz-in / A.

Con una resistencia de 50Ω, la corriente de bloqueo sería 120/50 = 2.4A, por lo que el par de bloqueo debería ser de aproximadamente 0.268 * 2.4 = 0.643 Nm o 91 oz. Eso es mucho para un motor 'pequeño', por lo que sospecho que una de sus mediciones está fuera por un factor de 10. ¿Está seguro de que era 50Ω y no 500Ω?

Aquí hay un típico motor de imán permanente pequeño diseñado para 120VDC: -

DS-5512-120-6000

Rated voltage:   120VDC
No load speed:   6000±10% rpm
No load current: ≤60mA
Rated speed:     4800±10% rpm
Rated current:   ≤100mA
Rated torque:    120g.cm
Output power:    5.9W
Stall current:   ≥260mA
Stall torque:    ≥600g.cm
Weight:          200g