Membatasi arus untuk motor DC

Saya telah mencari di internet dan mematikan sekarang selama lebih dari sebulan dan sekarang, dan saya khawatir pertanyaan saya sangat mendasar sehingga saya tidak dapat menemukan jawaban. Atau saya sudah melihat jawabannya dan cukup mengenalinya. Yang saya coba lakukan (saat ini) adalah menyalakan motor dc kecil yang saya beli dari Radio Shack dari konverter ac / dc "kutil dinding". Saya memiliki saklar on / off. Dan sementara saya cukup tahu untuk menyatukan semua ini, saya tidak tahu bagaimana memberi daya motor tanpa membakarnya.

Motor itu adalah Radio Shack Hi-Speed ​​9-18Vdc Motor, # 2730256. Radio Shack tidak menyediakan spesifikasi dengan komponennya, tetapi saya dapat menemukan ini secara online: "12-18V dalam 1,98A yang dibutuhkan. Motor ini dirancang untuk berjalan pada 1,98 AMPS MAX !!"

Catu daya pertama yang saya coba adalah kutil dinding dari laptop lama yang diberi peringkat 19V 3.4A. Ini bekerja sangat baik ketika motor tidak memiliki beban yang diterapkan. Itu menarik sekitar 0,25 ampere. Ketika saya meletakkan beban di atasnya, bagaimanapun, motor kemudian menepi 4 ampere.

"Tidak masalah," Namun, saya hanya akan membeli catu daya yang lebih tepat. Di eBay jika menemukan catu daya 18V 2A. Sempurna! Ketika itu tiba, saya memasangnya, menyalakannya dan motor kemudian menarik 4,5 ampere!

Jadi sekarang saya tersesat. Asumsi naif saya adalah bahwa catu daya 2 ampere tidak akan memasok lebih dari 2 ampere. Apakah ini tidak benar, atau apakah catu daya yang saya beli adalah sampah?

Atau, apakah saya benar-benar perlu mencari semacam rangkaian pembatas arus yang membatasi arus hanya di bawah 2 ampere? Ini akan memungkinkan saya untuk mengembalikan persediaan yang saya beli dan hanya menggunakan yang saya miliki. Itu juga akan melindungi motor dari paku saat ini. Saya sudah mencoba membaca ini, tetapi semakin saya membaca, semakin bingung saya.

Aplikasi yang ada dalam pikiran saya akan membutuhkan banyak torsi, jadi saya mencoba untuk menjaga pasokan saat ini sedekat max dengan aman. Langkah saya selanjutnya adalah mengontrol kecepatan menggunakan PWM dengan timer 555 atau papan Arduino. Tapi untuk sekarang, saya akan senang hanya menyalakannya dan menjalankannya selama 6 jam dan tidak membakar motor. Bagaimana saya melakukan ini? Bagaimana cara menjaga motor dc dari menarik lebih banyak arus daripada yang sehat untuk itu?

Yang penting adalah jangan terlalu panas pada motor atau bagian-bagiannya (belitan, sikat, bantalan, dll.)

Panas di motor berasal dari resistansi kuadrat arus saat ini.

Jika motor diberi nilai untuk 1,95 amp maks, maka Anda memiliki tiga opsi untuk menghindari terlalu panas:

1. Pastikan bebannya tidak terlalu tinggi sehingga motor berhenti atau kelebihan beban.
2. Pastikan tegangan sangat rendah sehingga arus yang melalui belitan tidak akan pernah lebih tinggi dari nilai.
3. Gunakan pengontrol saat ini untuk menggerakkan motor yang dapat membatasi arus pada maksimum yang diberikan. (Biasanya, arus rata-rata dibatasi melalui PWM.)

Alasan "catu daya 2A" Anda tidak melakukan pembatasan adalah karena itu tidak dibangun dengan "pembatasan arus kontinu" sebagai fitur. Ada catu daya yang memiliki fitur ini, tetapi mereka umumnya lebih mahal karena biasanya lebih sulit untuk membangun fitur itu daripada catu daya tak terbatas (yang dapat Anda hancurkan dengan kelebihan beban) atau catu daya yang membatasi sebentar-sebentar (yang mematikan seluruhnya terlalu banyak atau terlalu panas.)

Peringkat amp untuk catu daya umumnya berapa banyak amp yang dapat diberikan dengan aman - BUKAN batas atau angka pastinya, seperti peringkat tegangan. Alasannya adalah bahwa Anda tidak "mendorong" amp ke dalam beban; beban "menarik" amp berdasarkan pada tegangan yang Anda suplai dan konstruksi internalnya (resistansi, impedansi.)

Rekomendasi saya untuk Anda adalah untuk mendapatkan catu daya 12V / 2A dan melihat berapa banyak arus yang ditarik jika Anda mematikan motor. Jika <2A, bagus! Jika> 2A, kurangi tegangan lebih banyak lagi, hingga arus yang mengalir ketika terhenti dapat diterima.

Jika itu tidak cukup baik, maka dapatkan catu daya yang memungkinkan Anda menetapkan batas arus, di mana respons catu daya itu adalah untuk mengurangi tegangan hingga arus berada di bawah batas itu. Anda dapat membeli ini sebagai "komponen" dari tempat-tempat seperti Jameco atau Digi-Key, atau Anda dapat membeli catu daya benctop 18V / 3A murah dari Amazon (yang juga akan disertai dengan pembacaan digital yang praktis.)

Motor cukup kuat dan Anda tidak perlu khawatir tentang perbedaan antara - misalnya - 1,98 dan 2A. Namun arus berlebih dapat mempersingkat masa pakai motor dengan dua cara berbeda:

1) Dalam jangka panjang, motor bisa kepanasan. Bukan hal yang aneh jika motor dengan peringkat 2A terus menerus memiliki peringkat arus jangka pendek yang lebih tinggi - mungkin 4A berselang, untuk maks. 10 menit dalam setengah jam. Kuncinya adalah menjaga suhu motor turun - baik dengan membatasi arus ke 2A, atau membiarkannya menjadi dingin, atau dengan meningkatkan pendinginan misalnya dengan kipas angin.

2) Motor DC biasanya memiliki sikat - baik blok karbon atau kontak logam yang bergesekan dengan komutator. Yang terakhir ini sangat rentan untuk dipakai melalui pencairan, baik dari percikan atau arus yang terlalu tinggi. Sikat karbon lebih keras, tetapi mereka juga bisa dipakai dan terlalu panas. Pada beberapa motor mereka mudah diganti, yang merupakan salah satu cara untuk meningkatkan kehidupan dari motor yang digerakkan keras!

Dalam kasus Anda, jika Anda ingin menjalankan terus menerus selama 6 jam, Anda perlu mempertimbangkan penarikan jangka panjang saat ini.

Dan itu sungguh berarti, membatasi torsi pada motor.

Membatasi arus hanya akan menunda motor ketika torsi terlampaui - yang sebenarnya dapat terlalu panas pada motor lebih cepat jika memiliki kipas pendingin internal!

Lebih baik menjalankan motor lebih cepat dan menurunkannya hingga dapat memasok torsi yang Anda butuhkan tanpa arus berlebih.

Yang perlu Anda lakukan adalah menentukan dengan tepat berapa banyak torsi yang Anda butuhkan untuk mempercepat disk Anda ke kecepatan yang Anda inginkan untuk berputar dan kemudian mengukur motor Anda dengan tepat. Ini adalah masalah fisika yang cukup sederhana dan yang perlu Anda ketahui adalah momen inersia beban Anda dan seberapa cepat Anda ingin mempercepatnya. Untuk objek yang cukup sederhana seperti disk besar, Anda akan memerlukan lebih banyak torsi untuk membuatnya lebih cepat daripada Anda akan membuatnya tetap bergerak.

Rumus untuk torsi adalah , di mana adalah torsi, adalah momen inersia, dan adalah percepatan sudut. Momen inersia untuk disk sama dengan silinder, , di mana adalah massa disk Anda dan adalah jari-jari. $\tau = I*\alpha$$\tau$$I$$\alpha$$I = \frac{1}{2} m*r^2$$m$$r$

Jadi ketika Anda menghidupkan motor Anda, itu akan menarik arus sebanyak yang bisa untuk mempercepat disk ini. Jika Anda menemukan beberapa metode untuk membatasi arus hingga 2 amp (yang, untuk motor tertentu, sama dengan membatasi torsi ke nilai tertentu) maka itu sama dengan membatasi percepatan beban Anda ( ). Pilihan Anda yang lain adalah membatasi seberapa cepat Anda mempercepat beban, yang akan membatasi berapa torsi yang Anda butuhkan. Ini bisa sesederhana dengan perlahan-lahan menerapkan lebih banyak tegangan selama periode waktu alih-alih mengenai motor dengan 18 V secara instan. Karena sepertinya Anda berencana untuk mengendalikan kecepatan, ini mungkin sesuatu yang ingin Anda coba.$\alpha = \frac{\tau}{I}$

Dan ini semua tentu saja mengasumsikan bahwa motor Anda berukuran benar. Saya mendorong Anda untuk menjalankan perhitungan untuk mencari tahu momen inersia Anda dan kemudian menggunakan persyaratan akselerasi Anda untuk menentukan torsi yang Anda butuhkan. Sangat mungkin bahwa motor yang Anda miliki tidak akan bekerja sama sekali untuk ini (yaitu, bahkan ketika beban sampai kecepatan itu memerlukan torsi lebih banyak untuk membuatnya bergerak daripada apa yang dapat diberikan oleh motor Anda dengan aman selama 6 jam pada suatu waktu ).

Juga, berikut adalah catatan tentang peringkat motor. Sebagian besar pabrikan motor menilai motor mereka berdasarkan perubahan suhu internal sehubungan dengan suhu sekitar dan jenis isolasi yang digunakannya. Jadi untuk jenis insulasi tertentu, pabrikan motor akan memuat motor sedemikian sehingga gulungan motor naik (katakanlah) 85$^{\circ}$C di atas suhu udara sekitar untuk jangka waktu yang lama. Torsi, arus, kecepatan, dll. Pada pelat nama data dari pengujian itu. Jadi jika sebuah motor mengatakan itu dinilai untuk 2 Amps, itu berarti jika Anda menjalankannya pada 2 amp untuk jangka waktu yang lama (seperti Anda berada di 6 jam) maka Anda harus mengharapkan gulungan motor menjadi panas seperti isolasi dinilai untuk. Ini juga berarti bahwa Anda mungkin dapat membebani motor terlalu lama untuk jangka waktu yang lama selama belitan motor tidak menjadi lebih panas dari suhu itu. Masalahnya bagi Anda adalah Anda tidak tahu jenis insulasi apa di motor Anda dan Anda mungkin tidak memiliki alat uji untuk menentukan dengan tepat berapa banyak Anda bisa membebani motor terlalu banyak. Pada dasarnya yang saya katakan adalah bahwa menggambar 4,5 Amps untuk periode waktu yang singkat (katakanlah, 1 menit) bukan

Mengapa tidak ada orang yang memberitahunya untuk menggunakan resister? Ini adalah bagaimana kipas peniup pada sistem AC mobil dibatasi dengan aman. Anda mencari tahu nilai resistansi mana yang Anda butuhkan untuk melewatkan jumlah arus pada tegangan yang diberikan. Ini akan mencegah motor dari menarik arus lebih dari yang dilewati oleh resister.