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Calculadora de velocidade do motor DC

Calcule a velocidade, torque, potência e eficiência do motor DC a partir de parâmetros elétricos

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Fórmula

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

Referência: Chapman, Electric Machinery Fundamentals

ωMotor speed (RPM)
VSupply voltage (V)
I_aArmature current (A)
R_aArmature resistance (Ω)
K_eBack-EMF constant (V/RPM)
K_tTorque constant (N·m/A)

Como Funciona

O cálculo da velocidade e do torque do motor DC envolve a compreensão das relações fundamentais entre a entrada elétrica e a saída mecânica. O processo requer a análise dos principais parâmetros do motor, incluindo a constante EMF traseira (Ke), resistência da armadura (Ra) e tensão de alimentação aplicada (V). Quando a tensão é aplicada, o motor gera uma velocidade de rotação proporcional à tensão aplicada menos a queda de tensão na resistência da armadura. A constante EMF traseira representa a relação entre a velocidade do motor e a tensão gerada, normalmente expressa em volts por radiano por segundo ou volt-segundos por radiano. Conforme o motor gira, ele gera uma força contra-eletromotriz que se opõe à tensão aplicada, o que afeta diretamente a velocidade do motor e o consumo de corrente.

Exemplo Resolvido

Considere um motor de 12 V DC com uma constante EMF traseira de 0,1 V/ (rad/s), resistência de armadura de 2 ohms e velocidade sem carga de 3000 RPM. Ao aplicar a fórmula de cálculo da velocidade do motor: RPM = (V - I * Ra)/Ke, podemos determinar a velocidade real do motor sob carga. Suponha uma corrente de carga de 5 amperes. Primeiro, calcule a queda de tensão na armadura: 5A * 2Ω = 10V. Subtraindo isso da tensão de alimentação, 2V fica disponível para rotação. Isso resulta em uma velocidade reduzida de aproximadamente 2500 RPM, demonstrando como a corrente de carga afeta o desempenho do motor.

Dicas Práticas

  • Sempre meça os parâmetros reais do motor em vez de confiar apenas nas folhas de dados
  • Use o gerenciamento térmico para manter o desempenho consistente do motor
  • Inclua margens de segurança ao projetar sistemas acionados por motor

Erros Comuns

  • Negligenciando a resistência da armadura nos cálculos de velocidade
  • Assumindo o desempenho linear do motor em todas as condições de carga
  • Deixar de considerar os efeitos da temperatura nos parâmetros do motor

Perguntas Frequentes

À medida que a carga mecânica aumenta, a corrente do motor aumenta, causando uma queda de tensão na resistência da armadura e reduzindo a tensão disponível para rotação. Isso resulta em menor RPM e menor velocidade do motor.
A constante EMF traseira representa a tensão gerada pelo motor durante a rotação, proporcional à sua velocidade de rotação. É um parâmetro fundamental para entender as características elétricas do motor.
O método de cálculo se aplica a motores DC escovados com parâmetros conhecidos. Os motores DC sem escova podem exigir abordagens de cálculo ligeiramente diferentes.
Os cálculos fornecem uma boa aproximação teórica. O desempenho no mundo real pode variar devido a fatores como temperatura, atrito mecânico e tolerâncias de fabricação.
A tensão é normalmente em volts, resistência em ohms, velocidade em RPM e constante EMF traseira em V/ (rad/s) ou V/RPM.

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