Obliczanie silników elektrycznych. Część druga. Nie ostatnia.

A oto obliczenia dla taniego silnika jak np. Mabuchi które można znaleźć w tanich modelach i zabawkach.

1. Kv= 2200 obr/min

2. Kt= 0,616 inoz/amp

3. Rm= 0,150 ohm

4. Io= 2 Amp

5. V= 7V

6. Prąd blokady Iblok= 7:0,150= 47A 

Producent podaje że silnik wytrzymuje 15 Amp max i rozwija moc 105 W przy 7 Volt. 

Krok 1 Obliczenie obrotów silnika

obroty idealne =2200x7= 15400

obroty biegu jałowego= 2200x6,7= 14740

obroty @20A=2200x4=8800

Trzeba zwrócić uwagę że spada o 42% przy maxymalnym obciążeniu w stosunku do obrotów bez obciążenia.

Krok 2 Obliczenie momentu obrotowego. Moment obrotowy wynosi 0 przy 2A i mniej.

Moment przy 20A = 0,616x 18A=11,1 inz-oz = 78,4 miliNm

Przechodzimy przez pozostałe kroki obliczeń i sporządzamy z nich tabelę:

seryjny silnik kubkowy przy napięciu 7Volt

ampery  Obr     m/o   Pin      Pout     sprawność %

2           14750  0       14W     0           0

5           13750 1,8    35        19         54%

10         12100  4,9   70        44         63%       

15         10450  8,0   105      62         59%

20         8800    11,1  140     72          51%

Najefektywniejsze natężenie pracy przy danym napięciu:

Imax%= √(2Ax47A)= 9,6 A

Maxymalna sprawność

 Imaxeff= [(9,6-2): 9,6]^2 = 63%

Czyli ten silnik ma zakres użyteczny od 6 do 15 Amper, przy napięciu 7Volt.

SILNIK BEZSZCZOTKOWY

Jak nazwa wskazuje silnik ten nie ma szczotek i związanych z nimi problemów. Jednakże jest cięższy i wymaga specjalnych regulatorów.

Natężenie prądu biegu jałowego jest w tym silniku o około 1/2 mniejsze niż w podobnym silniku szczotkowym. Problemem jest znacznie większy opór regulatora . Dlatego też  obliczenia tego typu silników robimy uwzględniając

opór regulatora. Typowy silnik „15” bezszczotkowy z regulatorem ma następujące charakterystyki:

1.Kv= 2125 obr/min

2. Kt= 0,67 in-ou/A = 0,45 Ncm 

3. Rm= 75 miliohm

4. Io=1Amp

5. V=10V

6. Iblok.= 10v:0,075= 133A

Producent podaje że ten silnik ma 400watt max przy 40A i napięciu 10V.

Obliczamy obroty silnika

obroty idealne =2125x10=21250

obroty jałowe =2125x9,925=21090

obroty @40A=2125x7,075=15034

Zauważmy że obroty spadły o 30% przy maxymalnym obciążeniu.

Obliczamy moment obrotowy

moment wynosi 0 przy 1A

Przy 40A= 0,637x 39A= 24,8in/oz = 17,51 Ncm

Przechodzimy kolejne kroki i robimy tabelę

Amp     Obr         moment   Pw      Pwj      sprawność%

1           21090     0              10        0         0

10         19656     5,7in        100      83       83

20         18062     12,1          200     161     81

30         16469     18,5          300     224     75

40         14875      24,8         400     273     68

Maxymalną sprawność silnika uzyskamy gdy  natężenie wyniesie:

 Imax%=√(1x133)=11,5 A

maxymalna sprawność= (10,5;11,5)^2= 83%

W podsumowaniu możemy powiedzieć że możemy przewidzieć jaki uzyskamy pożytek z posiadanego silnika  znając : Kv, Kt, Io, Rm, i V napięcie. 

Można też powiedzieć że uzyskamy ok 70% z kubkowego silnika szczotkowego, i ok. 85% z silnika bezszczotkowego. 

Niższe i wyższe napięcia pracy

 Użytkowując silnik przy napięciu wyższym niż oznaczone  powiększy obroty, moc, i sprawność. Jeżeli napięcie będzie niższe te parametry spadną. Natężenie znamionowe i moment obrotowy pozostaną nie zmienione.

Zmiana napięcia powoduje konieczność zmiany rozmiaru śmigła. Jeśli zmieniasz napięcie na wyższe wybierz mniejsze śmigło, Jeśli na mniejsze wybierz większe śmigło.