Wie berechnet man die Belastbarkeit eines kleinen Gleichstrommotors mit Bürsten?

Die Berechnung der Belastbarkeit eines kleinen DC-Bürstenmotors ist entscheidend für die Gewährleistung seiner optimalen Leistung und Langlebigkeit. Als Lieferant von DC-Bürstenkleinmotoren bin ich auf zahlreiche Kunden gestoßen, die sich bei diesem Verfahren oft unsicher sind. In diesem Blog werde ich die Schritte zur Berechnung der Belastbarkeit dieser Motoren aufschlüsseln, damit Sie fundierte Entscheidungen bei der Auswahl des richtigen Motors für Ihre Anwendung treffen können.

Die Grundlagen verstehen

Bevor wir uns mit den Berechnungen befassen, gehen wir kurz einige grundlegende Konzepte im Zusammenhang mit kleinen DC-Bürstenmotoren durch. Diese Motoren arbeiten nach dem Prinzip des Elektromagnetismus. Wenn ein elektrischer Strom durch die Spulen des Motors fließt, entsteht ein Magnetfeld, das mit den Permanentmagneten im Motor interagiert und eine Drehbewegung erzeugt.

Die Belastbarkeit eines Motors bezieht sich auf die maximale mechanische Belastung, die er ohne Überhitzung oder Abwürgen bewältigen kann. Diese Kapazität wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter der Nennleistung, dem Drehmoment, der Drehzahl und dem Wirkungsgrad des Motors.

Faktoren, die die Tragfähigkeit beeinflussen

Nennleistung

Die Nennleistung eines Motors, üblicherweise in Watt (W) gemessen, gibt die Menge an elektrischer Leistung an, die er verbraucht. Es handelt sich um einen grundlegenden Parameter, der Ihnen eine Vorstellung von der Gesamtleistungsfähigkeit des Motors gibt. Eine höhere Nennleistung bedeutet im Allgemeinen, dass der Motor höhere Lasten bewältigen kann. Allerdings ist es wichtig zu beachten, dass die Nennleistung allein keinen Aufschluss über die genaue Belastbarkeit gibt.

Drehmoment

Drehmoment ist die vom Motor erzeugte Rotationskraft. Sie wird in Newtonmetern (N·m) gemessen und ist ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung der Fähigkeit des Motors, unter Last zu starten und die Rotation aufrechtzuerhalten. Es sind zwei Arten von Drehmomenten zu berücksichtigen: Anlaufdrehmoment und Laufdrehmoment. Das Anlaufdrehmoment ist das Drehmoment, das erforderlich ist, um den Motor aus dem Stillstand zu starten, während das Laufdrehmoment das Drehmoment ist, das erforderlich ist, um den Motor mit konstanter Drehzahl laufen zu lassen.

Geschwindigkeit

Auch die Drehzahl eines Motors, die typischerweise in Umdrehungen pro Minute (RPM) gemessen wird, beeinflusst seine Belastbarkeit. Im Allgemeinen nimmt die Drehzahl des Motors ab, wenn die Belastung zunimmt. Sie müssen also ein Gleichgewicht zwischen der erforderlichen Geschwindigkeit und der Last finden, die der Motor bewältigen kann.

Effizienz

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der abgegebenen mechanischen Leistung zur aufgenommenen elektrischen Leistung. Ein effizienterer Motor wandelt einen höheren Prozentsatz der elektrischen Energie in mechanische Energie um, was bedeutet, dass er bei gleicher Leistungsaufnahme mehr Last bewältigen kann.

Berechnung der Tragfähigkeit

Schritt 1: Bestimmen Sie das erforderliche Drehmoment

Der erste Schritt bei der Berechnung der Tragfähigkeit besteht darin, das erforderliche Drehmoment für Ihre Anwendung zu ermitteln. Dies hängt von der Art der Last ab, mit der Sie es zu tun haben. Wenn Sie beispielsweise den Motor zum Heben eines Gewichts verwenden, können Sie das Drehmoment mithilfe der folgenden Formel berechnen:

[T = F \times r]

Dabei ist (T) das Drehmoment (N·m), (F) die vom Gewicht ausgeübte Kraft (N) und (r) der Radius (m) der Riemenscheibe oder des Hebelarms.

Nehmen wir an, Sie möchten ein Gewicht von 10 kg mit einer Rolle mit einem Radius von 0,1 m heben. Die durch das Gewicht ausgeübte Kraft ist (F = m \times g), wobei (m = 10\space kg) und (g = 9,81\space m/s^{2}). Also (F=10\times9,81 = 98,1\space N).

Das erforderliche Drehmoment beträgt (T = F\times r=98,1\times0,1 = 9,81\space N·m)

Schritt 2: Berücksichtigen Sie das Start- und Laufdrehmoment

Wie bereits erwähnt, müssen Sie sowohl das Anlauf- als auch das Laufdrehmoment berücksichtigen. In den meisten Fällen ist das Anlaufmoment höher als das Laufmoment. Sie sollten einen Motor wählen, dessen Anlaufdrehmoment ausreicht, um den anfänglichen Widerstand der Last zu überwinden.

Einige Motoren verfügen über eine Drehmoment-Drehzahl-Kurve, die zeigt, wie sich das Drehmoment mit der Drehzahl ändert. Mithilfe dieser Kurve können Sie die Drehmomentfähigkeit des Motors in verschiedenen Betriebspunkten ermitteln.

Schritt 3: Überprüfen Sie den Strombedarf

Sobald Sie das erforderliche Drehmoment ermittelt haben, können Sie die zum Antrieb der Last erforderliche Leistung berechnen. Die Leistung ((P)) kann nach folgender Formel berechnet werden:

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

Dabei ist (P) die Leistung in Kilowatt (kW), (T) das Drehmoment in N·m und (\omega) die Winkelgeschwindigkeit im Bogenmaß pro Sekunde. Um RPM in Bogenmaß pro Sekunde umzurechnen, verwenden Sie die Formel (\omega=\frac{2\pi\times RPM}{60})

Nehmen wir an, dass das erforderliche Drehmoment (T = 9,81\space N·m) und die gewünschte Drehzahl (RPM = 1000) beträgt. Berechnen Sie zunächst die Winkelgeschwindigkeit:

(\omega=\frac{2\pi\times1000}{60}\ approx104,72\space rad/s)

Berechnen Sie dann die Leistung:

(P=\frac{9,81\times104,72}{1000}\ungefähr1,027\space kW)

Schritt 4: Berücksichtigen Sie die Effizienz

Da kein Motor einen 100-prozentigen Wirkungsgrad hat, müssen Sie bei der Berechnung der Leistungsaufnahme den Wirkungsgrad des Motors berücksichtigen. Nehmen wir an, der Motor hat einen Wirkungsgrad von 80 % oder 0,8. Die tatsächlich erforderliche Leistungsaufnahme ((P_{in})) beträgt:

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

wobei (\eta) der Wirkungsgrad ist. Also (P_{in}=\frac{1,027}{0,8}\ approx1,284\space kW)

Den richtigen Motor auswählen

Nach der Berechnung des erforderlichen Drehmoments und der erforderlichen Leistung können Sie einen Motor auswählen, der diese Anforderungen erfüllt oder übertrifft. In unserem Unternehmen bieten wir ein breites Sortiment an bürstenbehafteten Gleichstrom-Kleinmotoren an, darunterGebremster bürstenloser Gleichstrommotor,DC-Bürstenmotor mit niedriger Drehzahl, UndGleichstrommotor mit Kohlebürsten. Jeder Motor hat seine eigenen Spezifikationen und Fähigkeiten, sodass Sie den Motor auswählen können, der am besten zu Ihrer Anwendung passt.

Abschluss

Die Berechnung der Belastbarkeit eines kleinen DC-Bürstenmotors ist ein mehrstufiger Prozess, der das Verständnis der Grundparameter des Motors, die Bestimmung des erforderlichen Drehmoments und der erforderlichen Leistung sowie die Berücksichtigung der Effizienz umfasst. Wenn Sie diese Schritte befolgen, können Sie sicherstellen, dass Sie den richtigen Motor für Ihre Anwendung auswählen, was zu einer besseren Leistung und einer längeren Lebensdauer des Motors führt.

Wenn Sie immer noch unsicher sind, welchen Motor Sie wählen sollen, oder weitere Hilfe bei der Berechnung der Tragfähigkeit benötigen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind hier, um Ihnen zu helfen, die beste Entscheidung für Ihr Projekt zu treffen. Kontaktieren Sie uns, um ein Beschaffungsgespräch zu beginnen und den perfekten DC-Kleinmotor mit Bürsten für Ihre Anforderungen zu finden.

Referenzen

• „Elektromotoren und Antriebe: Grundlagen, Typen und Anwendungen“ von Austin Hughes und Bill Drury
• „Motorhandbuch“ von Arnold Tustin