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Motor

DC-Motordrehzahlrechner

Berechnen Sie die Drehzahl, das Drehmoment, die Leistung und den Wirkungsgrad des Gleichstrommotors anhand elektrischer Parameter

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Formel

ω = (V - I_a × R_a) / K_e, T = K_t × I_a

Referenz: Chapman, Electric Machinery Fundamentals

ω— Motor speed (RPM)
V— Supply voltage (V)
I_a— Armature current (A)
R_a— Armature resistance (Ω)
K_e— Back-EMF constant (V/RPM)
K_t— Torque constant (N·m/A)

Wie es funktioniert

Die Berechnung der Drehzahl und des Drehmoments von Gleichstrommotoren erfordert das Verständnis der grundlegenden Zusammenhänge zwischen elektrischem Eingang und mechanischer Leistung. Das Verfahren erfordert die Analyse wichtiger Motorparameter, einschließlich der Gegen-EMF-Konstante (Ke), des Ankerwiderstands (Ra) und der angelegten Versorgungsspannung (V). Wenn eine Spannung angelegt wird, erzeugt der Motor eine Drehzahl, die proportional zur angelegten Spannung abzüglich des Spannungsabfalls am Ankerwiderstand ist. Die Gegen-EMF-Konstante stellt die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der erzeugten Spannung dar. Sie wird typischerweise in Volt pro Bogenmaß pro Sekunde oder in Voltsekunden pro Bogenmaß ausgedrückt. Wenn sich der Motor dreht, erzeugt er eine gegenmotorische Kraft, die der angelegten Spannung entgegenwirkt, was sich direkt auf die Drehzahl und den Stromverbrauch des Motors auswirkt.

Bearbeitetes Beispiel

Stellen Sie sich einen 12-V-Gleichstrommotor mit einer Gegen-EMK-Konstante von 0,1 V/ (rad/s), einem Ankerwiderstand von 2 Ohm und einer Leerlaufdrehzahl von 3000 U/min vor. Durch Anwendung der Formel zur Berechnung der Motordrehzahl: U/min = (V - I * Ra)/Ke können wir die tatsächliche Motordrehzahl unter Last ermitteln. Gehen Sie von einem Laststrom von 5 Ampere aus. Berechnen Sie zunächst den Spannungsabfall am Anker: 5A* 2Ω = 10V. Zieht man diesen Wert von der Versorgungsspannung ab, stehen 2 V für die Drehung zur Verfügung. Dies führt zu einer reduzierten Drehzahl von etwa 2500 U/min, was zeigt, wie sich der Laststrom auf die Motorleistung auswirkt.

Praktische Tipps

  • ✓Messen Sie immer die tatsächlichen Motorparameter, anstatt sich ausschließlich auf Datenblätter zu verlassen
  • ✓Verwenden Sie das Wärmemanagement, um eine gleichbleibende Motorleistung aufrechtzuerhalten
  • ✓Bei der Entwicklung motorgetriebener Systeme Sicherheitsmargen einbeziehen

Häufige Fehler

  • ✗Vernachlässigung des Ankerwiderstands bei Geschwindigkeitsberechnungen
  • ✗Unter der Annahme einer linearen Motorleistung unter allen Lastbedingungen
  • ✗Nichtberücksichtigung der Temperatureinflüsse auf die Motorparameter

Häufig gestellte Fragen

Wenn die mechanische Belastung zunimmt, steigt der Motorstrom, was zu einem Spannungsabfall am Ankerwiderstand führt und die verfügbare Spannung für die Drehung verringert. Dies führt zu einer niedrigeren Drehzahl und einer verringerten Motordrehzahl.
Die Gegen-EMF-Konstante stellt die Spannung dar, die der Motor während der Drehung erzeugt, proportional zu seiner Drehzahl. Sie ist ein wichtiger Parameter für das Verständnis der elektrischen Eigenschaften von Motoren.
Die Berechnungsmethode gilt für gebürstete Gleichstrommotoren mit bekannten Parametern. Für bürstenlose Gleichstrommotoren sind möglicherweise leicht unterschiedliche Berechnungsansätze erforderlich.
Berechnungen bieten eine gute theoretische Annäherung. Die tatsächliche Leistung kann aufgrund von Faktoren wie Temperatur, mechanischer Reibung und Fertigungstoleranzen variieren.
Die Spannung wird typischerweise in Volt, der Widerstand in Ohm, die Geschwindigkeit in U/min und die Gegen-EMF-Konstante in V/ (rad/s) oder V/U/min angegeben.

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