Jak obliczyć obciążalność małego silnika szczotkowego prądu stałego?

Obliczanie obciążalności małego silnika szczotkowego prądu stałego ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jego optymalnej wydajności i trwałości. Jako dostawca małych silników szczotkowych prądu stałego spotkałem wielu klientów, którzy często nie byli pewni tego procesu. Na tym blogu opiszę etapy obliczania nośności tych silników, abyś mógł podejmować świadome decyzje przy wyborze odpowiedniego silnika do swojego zastosowania.

Zrozumienie podstaw

Zanim zagłębimy się w obliczenia, przyjrzyjmy się szybko kilku podstawowym pojęciom związanym z małymi silnikami szczotkowymi prądu stałego. Silniki te działają na zasadzie elektromagnetyzmu. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez cewki silnika, powstaje pole magnetyczne, które oddziałuje z magnesami trwałymi w silniku, powodując ruch obrotowy.

Nośność silnika odnosi się do maksymalnego obciążenia mechanicznego, jakie może wytrzymać bez przegrzania lub przeciągnięcia. Na tę pojemność wpływa kilka czynników, w tym moc znamionowa silnika, moment obrotowy, prędkość i wydajność.

Czynniki wpływające na nośność

Moc znamionowa

Moc znamionowa silnika, zwykle mierzona w watach (W), wskazuje ilość zużywanej przez niego energii elektrycznej. Jest to podstawowy parametr, który daje wyobrażenie o ogólnych możliwościach silnika. Wyższa moc znamionowa zazwyczaj oznacza, że ​​silnik może wytrzymać większe obciążenia. Należy jednak pamiętać, że sama moc znamionowa nie określa dokładnej nośności.

Moment obrotowy

Moment obrotowy to siła obrotowa wytwarzana przez silnik. Jest ona mierzona w Newtonach (N·m) i jest krytycznym czynnikiem określającym zdolność silnika do uruchomienia i utrzymania obrotów pod obciążeniem. Należy wziąć pod uwagę dwa rodzaje momentu obrotowego: moment rozruchowy i moment roboczy. Moment rozruchowy to moment wymagany do uruchomienia silnika ze stanu spoczynku, natomiast moment roboczy to moment potrzebny do utrzymania stałej prędkości obrotowej silnika.

Prędkość

Prędkość silnika, zwykle mierzona w obrotach na minutę (RPM), również wpływa na jego nośność. Ogólnie rzecz biorąc, wraz ze wzrostem obciążenia silnika jego prędkość maleje. Należy zatem znaleźć równowagę pomiędzy wymaganą prędkością a obciążeniem, jakie może wytrzymać silnik.

Efektywność

Sprawność to stosunek mocy mechanicznej do pobranej mocy elektrycznej. Bardziej wydajny silnik przekształci większy procent energii elektrycznej w energię mechaniczną, co oznacza, że ​​może obsłużyć większe obciążenie przy tej samej mocy wejściowej.

Obliczanie nośności

Krok 1: Określ wymagany moment obrotowy

Pierwszym krokiem w obliczeniu nośności jest określenie wymaganego momentu obrotowego dla danego zastosowania. Zależy to od rodzaju obciążenia, z jakim masz do czynienia. Na przykład, jeśli używasz silnika do podnoszenia ciężaru, możesz obliczyć moment obrotowy za pomocą następującego wzoru:

[T = F \razy r]

gdzie (T) to moment obrotowy (N·m), (F) to siła (N) wywierana przez ciężarek, a (r) to promień (m) koła pasowego lub ramienia dźwigni.

Załóżmy, że chcesz podnieść ciężar 10 kg za pomocą krążka o promieniu 0,1 m. Siła wywierana przez ciężarek wynosi (F = m \times g), gdzie (m = 10\space kg) i (g = 9,81\space m/s^{2}). Zatem (F=10\times9,81 = 98,1\space N).

Wymagany moment obrotowy wynosi (T = F\times r=98,1\times0,1 = 9,81\space N·m)

Krok 2: Rozważ moment rozruchowy i roboczy

Jak wspomniano wcześniej, należy uwzględnić zarówno moment rozruchowy, jak i roboczy. W większości przypadków moment rozruchowy jest wyższy niż moment roboczy. Należy wybrać silnik, którego moment rozruchowy jest wystarczający do pokonania początkowego oporu obciążenia.

Niektóre silniki mają krzywą moment-prędkość, która pokazuje, jak moment zmienia się w zależności od prędkości. Za pomocą tej krzywej można określić moment obrotowy silnika w różnych punktach pracy.

Krok 3: Sprawdź wymagania dotyczące zasilania

Po określeniu wymaganego momentu obrotowego można obliczyć moc wymaganą do napędzania obciążenia. Moc ((P)) można obliczyć korzystając ze wzoru:

[P=\frac{T\times\omega}{1000}]

gdzie (P) to moc w kilowatach (kW), (T) to moment obrotowy w N·m, a (\omega) to prędkość kątowa w radianach na sekundę. Aby przeliczyć RPM na radiany na sekundę, użyj wzoru (\omega=\frac{2\pi\times RPM}{60})

Załóżmy, że wymagany moment obrotowy wynosi (T = 9,81\space N·m), a żądana prędkość wynosi (RPM = 1000). Najpierw oblicz prędkość kątową:

(\omega=\frac{2\pi\times1000}{60}\około104,72\space rad/s)

Następnie oblicz moc:

(P=\frac{9,81\times104,72}{1000}\około1,027\przestrzeń kW)

Krok 4: Uwzględnij wydajność

Ponieważ żaden silnik nie jest sprawny w 100%, przy obliczaniu poboru mocy należy uwzględnić jego sprawność. Załóżmy, że silnik ma sprawność 80% lub 0,8. Rzeczywisty wymagany pobór mocy ((P_{in})) wynosi:

[P_{in}=\frac{P}{\eta}]

gdzie (\eta) jest wydajnością. Zatem (P_{in}=\frac{1,027}{0,8}\około1,284\przestrzeń kW)

Wybór odpowiedniego silnika

Po obliczeniu wymaganego momentu obrotowego i mocy można wybrać silnik, który spełnia lub przekracza te wymagania. W naszej firmie oferujemy szeroką gamę małych silników szczotkowych prądu stałego, m.inHamowany bezszczotkowy silnik prądu stałego,Silnik szczotkowy prądu stałego o niskiej prędkości obrotowej, ISilnik szczotkowany na prąd stały z węglem węglowym. Każdy silnik ma swoje własne specyfikacje i możliwości, dzięki czemu możesz wybrać ten, który najlepiej pasuje do Twojego zastosowania.

Wniosek

Obliczanie obciążalności małego silnika szczotkowego prądu stałego to proces wieloetapowy, który obejmuje zrozumienie podstawowych parametrów silnika, określenie wymaganego momentu obrotowego i mocy oraz uwzględnienie sprawności. Wykonując poniższe kroki, możesz mieć pewność, że wybierzesz odpowiedni silnik do swojego zastosowania, co zapewni lepszą wydajność i dłuższą żywotność silnika.

Jeśli nadal nie masz pewności, który silnik wybrać lub potrzebujesz dalszej pomocy w obliczeniach nośności, nie wahaj się z nami skontaktować. Jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci podjąć najlepszą decyzję dla Twojego projektu. Skontaktuj się z nami, aby rozpocząć dyskusję dotyczącą zakupu i znaleźć idealny mały silnik szczotkowy prądu stałego do swoich potrzeb.

Referencje

• „Silniki i napędy elektryczne: podstawy, typy i zastosowania” Austina Hughesa i Billa Drury’ego
• „Podręcznik silnika” Arnolda Tustina