Begrenzungsstrom für einen Gleichstrommotor

Ich habe jetzt seit über einem Monat und jetzt im Internet ein- und ausgeschaltet und befürchte, dass meine Frage so grundlegend ist, dass ich keine Antwort finden kann. Oder ich habe die Antwort gesehen und erkenne sie einfach. Alles, was ich (zu diesem Zeitpunkt) versuche, ist, einen kleinen Gleichstrommotor anzutreiben, den ich bei Radio Shack von einem "Wandwarzen" Wechselstrom / Gleichstrom-Wandler gekauft habe. Ich habe einen Ein / Aus-Schalter. Und obwohl ich genug weiß, um das alles miteinander zu verbinden, weiß ich nicht, wie ich den Motor antreiben soll, ohne ihn zu verbrennen.

Der Motor ist der Radio Shack Hi-Speed ​​9-18VDC-Motor Nr. 2730256. Radio Shack liefert keine technischen Daten mit seinen Komponenten, aber ich konnte dies online finden: "Die 12-18 V innerhalb der 1,98 A, die es benötigt. Der Motor ist für eine maximale Leistung von 1,98 AMPS ausgelegt !!"

Das erste Netzteil, das ich ausprobierte, war die Wandwarze eines alten Laptops mit einer Nennspannung von 19 V und 3,4 A. Dies funktionierte hervorragend, wenn auf den Motor keine Last ausgeübt wurde. Es zog um 0,25 Ampere. Als ich es jedoch belastete, zog der Motor dann über 4 Ampere.

"Kein Problem", dachte ich, ich kaufe einfach ein passenderes Netzteil. Bei eBay wird ein 18V 2A Netzteil gefunden. Perfekt! Als das ankam, schloss ich es an, schaltete es ein und der Motor zog dann 4,5 Ampere!

Jetzt bin ich also verloren. Meine naive Annahme war, dass ein 2-Ampere-Netzteil nicht mehr als 2 Ampere liefern würde. Ist das nicht wahr oder ist das Netzteil, das ich gekauft habe, Müll?

Oder muss ich wirklich nach einer Strombegrenzungsschaltung suchen, die den Strom auf knapp 2 Ampere begrenzt? Dies würde es mir ermöglichen, den gekauften Vorrat zurückzugeben und nur den zu verwenden, den ich hatte. Es würde auch den Motor vor Stromspitzen schützen. Ich habe versucht, darüber nachzulesen, aber je mehr ich lese, desto verwirrter werde ich.

Die Anwendung, an die ich denke, erfordert viel Drehmoment, daher versuche ich, die Stromversorgung so nahe wie möglich an ihrem Maximum zu halten. Mein nächster Schritt wird darin bestehen, die Geschwindigkeit mithilfe von PWM entweder mit einem 555-Timer oder einem Arduino-Board zu steuern. Aber im Moment würde ich es gerne einschalten und 6 Stunden laufen lassen, ohne den Motor auszubrennen. Wie mache ich das? Wie verhindere ich, dass der Gleichstrommotor mehr Strom zieht, als für ihn gesund ist?

Wichtig ist, dass der Motor oder seine Teile (Wicklungen, Bürsten, Lager usw.) nicht überhitzt werden.

Die Wärme im Motor stammt aus dem Widerstand der Stromquadratzeiten.

Wenn der Motor für maximal 1,95 Ampere ausgelegt ist, haben Sie drei Möglichkeiten, um eine Überhitzung zu vermeiden:

1. Stellen Sie sicher, dass die Last niemals so hoch ist, dass der Motor blockiert oder überlastet wird.
2. Stellen Sie sicher, dass die Spannung so niedrig ist, dass der Strom durch die Wicklungen niemals höher als die Nennspannung ist.
3. Verwenden Sie einen Stromregler, um den Motor anzutreiben, der den Strom auf das angegebene Maximum begrenzen kann. (Normalerweise wird der durchschnittliche Strom durch PWM begrenzt.)

Der Grund, warum Ihr "2A-Netzteil" die Begrenzung nicht durchgeführt hat, ist, dass es nicht mit der Funktion "Dauerstrombegrenzung" gebaut wurde. Es gibt Netzteile mit dieser Funktion, die jedoch im Allgemeinen teurer sind, da es normalerweise schwieriger ist, diese Funktion zu erstellen, als entweder ein unbegrenztes Netzteil (das Sie durch Überlastung zerstören können) oder ein zeitweise begrenzendes Netzteil (das sich vollständig ausschaltet) bei Überlastung oder Überhitzung.)

Die Amperezahl für ein Netzteil gibt im Allgemeinen an, wie viele Ampere es sicher liefern kann - KEINE Grenze oder genaue Zahl, wie die Nennspannung. Der Grund ist, dass Sie keine Verstärker in eine Last "schieben"; Die Last "zieht" Ampere basierend auf der von Ihnen gelieferten Spannung und ihrem internen Aufbau (Widerstand, Impedanz).

Meine Empfehlung für Sie ist, eine 12V / 2A-Stromversorgung zu erhalten und zu sehen, wie viel Strom verbraucht wird, wenn Sie den Motor abstellen. Wenn <2A, großartig! Wenn> 2A, reduzieren Sie die Spannung noch weiter, bis der im Stillstand aufgenommene Strom akzeptabel ist.

Wenn dies nicht gut genug ist, besorgen Sie sich ein Netzteil, mit dem Sie eine Strombegrenzung festlegen können, bei der die Reaktion dieser Stromversorgung darin besteht, die Spannung zu reduzieren, bis der Strom unter dieser Grenze liegt. Sie können diese als "Komponenten" von Orten wie Jameco oder Digi-Key kaufen, oder Sie können ein billiges 18V / 3A-Benctop-Netzteil von Amazon kaufen (das auch mit praktischen digitalen Anzeigen geliefert wird).

Motoren sind ziemlich robust und Sie müssen sich keine Gedanken über den Unterschied zwischen beispielsweise 1,98 und 2A machen. Überstrom kann jedoch die Lebensdauer eines Motors auf zwei verschiedene Arten verkürzen:

1) Langfristig kann der Motor überhitzen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein Motor mit einer Dauerleistung von 2 A kontinuierlich eine höhere Kurzzeitstromstärke aufweist - möglicherweise 4 A intermittierend, für max. 10 Minuten in einer halben Stunde. Der Schlüssel besteht darin, die Temperatur des Motors niedrig zu halten - entweder durch Begrenzen des Stroms auf 2A oder durch Abkühlen des Motors oder durch Verbessern der Kühlung, z. B. mit einem Lüfter.

2) Gleichstrommotoren haben normalerweise Bürsten - entweder Kohleblöcke oder Metallkontakte, die am Kommutator reiben. Letztere sind besonders anfällig für Verschleiß durch Schmelzen, entweder durch Funkenbildung oder einfach durch zu hohen Strom. Kohlebürsten sind härter, können sich aber auch abnutzen und überhitzen. Bei einigen Motoren sind sie leicht austauschbar. Dies ist eine Möglichkeit, die Lebensdauer eines hart angetriebenen Motors zu verlängern!

In Ihrem Fall müssen Sie die langfristige Stromaufnahme berücksichtigen, wenn Sie 6 Stunden ununterbrochen laufen möchten.

Und das bedeutet wirklich, das Drehmoment am Motor zu begrenzen.

Eine Strombegrenzung würde den Motor nur dann zum Stillstand bringen, wenn das Drehmoment überschritten wird - das kann den Motor tatsächlich schneller überhitzen, wenn er einen internen Lüfter hat!

Lassen Sie den Motor besser schneller laufen und schalten Sie ihn herunter, bis er das benötigte Drehmoment ohne übermäßigen Strom liefern kann.

Was Sie tun müssen, ist genau zu bestimmen, wie viel Drehmoment Sie benötigen, um Ihre Festplatte auf die Geschwindigkeit zu beschleunigen, mit der sie sich drehen soll, und dann Ihren Motor entsprechend zu dimensionieren. Dies ist ein ziemlich einfaches physikalisches Problem und alles, was Sie wissen müssen, ist der Trägheitsmoment Ihrer Last und wie schnell Sie sie beschleunigen möchten. Für ein ziemlich einfaches Objekt wie eine große Festplatte benötigen Sie mehr Drehmoment, um die Geschwindigkeit zu erreichen, als um sie in Bewegung zu halten.

$\tau = I*\alpha$$\tau$$I$$\alpha$$I = \frac{1}{2} m*r^2$$m$$r$

$\alpha = \frac{\tau}{I}$

Und das alles setzt natürlich voraus, dass Ihr Motor richtig dimensioniert ist. Ich würde Sie ermutigen, die Berechnungen durchzuführen, um Ihr Trägheitsmoment herauszufinden, und dann Ihre Beschleunigungsanforderung zu verwenden, um das Drehmoment zu bestimmen, das Sie benötigen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass der Motor, den Sie haben, dafür überhaupt nicht funktioniert (dh selbst wenn die Last auf Drehzahl ist, benötigt sie mehr Drehmoment, um sie in Bewegung zu halten, als Ihr Motor Ihnen 6 Stunden lang sicher geben kann ).

$^{\circ}$C über die Umgebungslufttemperatur über einen langen Zeitraum. Das Drehmoment, der Strom, die Drehzahl usw. auf dem Typenschild entsprechen den Daten aus diesem Test. Wenn ein Motor angibt, dass er für 2 Ampere ausgelegt ist, bedeutet dies, dass die Wicklungen des Motors so heiß wie die Isolierung werden, wenn Sie ihn über einen längeren Zeitraum mit 2 Ampere betreiben (wie bei 6 Stunden) ist bewertet für. Dies bedeutet auch, dass Sie den Motor möglicherweise für kurze Zeit überlasten können, solange die Motorwicklungen nicht heißer als diese Temperatur werden. Das Problem für Sie ist, dass Sie nicht wissen, welche Art von Isolierung sich in Ihrem Motor befindet, und dass Sie wahrscheinlich nicht über die Testausrüstung verfügen, um richtig zu bestimmen, wie stark Sie den Motor überlasten könnten. Grundsätzlich sage ich nur, dass das Ziehen von 4,5 Ampere für einen kurzen Zeitraum (z. B. 1 Minute) nicht der Fall ist.

Warum hat ihm niemand gesagt, er soll einen Resister benutzen? Auf diese Weise werden Gebläse in den AC-Systemen von Autos sicher begrenzt. Sie finden heraus, welchen Widerstandswert Sie benötigen, um die Strommenge bei einer bestimmten Spannung durchzulassen. Dies verhindert, dass der Motor jemals mehr Strom zieht, als der Widerstand passieren würde.