Autor Tema: GUIA: Motores de corriente continua  (Leído 41954 veces)

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Desconectado Nocturno

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #30 en: 11 de Febrero de 2012, 08:50:30 »
Una nueva lección magistral, sin duda. Muchas gracias  ((:-))
Un saludo desde Sevilla, España.
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Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #31 en: 11 de Febrero de 2012, 08:58:46 »
Gracias Nocturno.
La idea del hilo es repasar la teoría y que esto sirva para comenzar proyectos.

Repasando este último punto que he publicado se me ha ocurrido un proyecto interesante:

Tengo un taladro que utilizo como destornillador. Tengo que utilizarlo con cuidado porque a veces se embala si quiero que tenga suficiente fuerza y termina 'comiendose' la cabeza del tornillo o del destonillador.

El proyecto consistiría en regular su velocidad para que sea constante, sin importar la fuerza que haga sobre el tornillo.

¿Alguien interesado?

Saludos.
« Última modificación: 11 de Febrero de 2012, 09:26:04 por picuino »

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #32 en: 14 de Febrero de 2012, 13:23:34 »
He encontrado una guía estupenda de motores de corriente continua:

http://www.motoresdc.es/documentos/tutorial-motor-dc.pdf


Saludos

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #33 en: 19 de Febrero de 2012, 15:06:48 »
Buenisimo, muchas gracias, voy a leerlo tranqui en estos dias, seguro que te hago algunas preguntas, me podés avisar cuando armes algo de PID? Estoy muy flojo en eso!

Un Saludo!

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #34 en: 20 de Febrero de 2012, 19:30:31 »
El PID lo tengo en tareas pendientes.
Lo publicaré en un hilo aparte.
Saludos.

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #35 en: 08 de Marzo de 2012, 20:07:47 »
3. REGULACIÓN DE VELOCIDAD EN LOS MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

3.3 Medición de la fuerza contraelectromotriz (fcem  o back-emf)
3.4 Medición directa de la velocidad de giro

Hoy he terminado el borrador del los apartados 3.3 y 3.4.

Saludos

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #36 en: 01 de Abril de 2012, 17:40:41 »
Acabo de descubrir un nuevo método de control de velocidad de motores de corriente continua. No voy a estudiarlo a fondo porque parece un poco complicado de implementar.
Se basa en medir los picos de tensión que produce un motor en la conmutación de las escobillas.
Dejo aquí una imagen de las curvas de tensión generada por un motor que gira:




La tensión del motor tiene mucho ruido. Los picos corresponden a las conmutaciones de las escobillas. Como ahora necesito una tensión estable para el lazo de realimentación, estos picos me estorban.
Por otro lado se podría hacer un circuito que mida la frecuencia de los picos y a partir de ahí controle la velocidad del motor.
El problema es quitar el ruido y filtrar bien la señal. Se podría hacer analógico con un PLL, pero sólo serviría para una frecuencia-velocidad fija.

Si avanzo en ello postearé más.

Saludos.

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #37 en: 04 de Abril de 2012, 14:10:04 »
PARÁMETROS DE UN MOTOR UNIVERSAL DE TALADRO

En esta ocasión voy a parametrizar un motor universal de un taladro BOSCH PSB-500RE



El manual de instrucciones muestra los siguientes valores:
V = 220 v alterna
w = 2380 rpm
Pe = 500 W      (Potencia eléctrica)
Pm = 228 W     (Potencia mecánica)
Torque = 0.9 Nm
Torque max = 7.5 Nm

Estos valores servirán como orientación para realizar los ensayos:


_____________________________________________________________________________________

5.1.1 Ensayo con rotor parado
Con este ensayo se podrá calcular la resistencia interna del motor. Se conecta el motor a una fuente de alimentación de corriente continua con varias tensiones mientras se mantiene el rotor parado. En este caso resulta sencillo parar el rotor sujetando directamente el mandril con la mano. Se tomarán medidas de la tensión en bornes del motor y de la corriente que atraviesa al motor.
Los valores obtenidos son:

Medida   Vm [v ]    Im [A ]    Rm [ohm ]  
1 5 0.22
2 10 0.46 20.8
3 15 0.73 18.5
4 20 0.97 20.8
5 30 1.50 18.9

La resistencia se calcula a partir de las variaciones de tensión dividido entre la variación de la corriente. De esta forma se evitan ciertos errores debidos a diodos y otros componentes internos:

   Rm2 = (Vm2 - Vm1) / (Im2 - Im1) = (10 - 5) / (0.46 - 0.22) = 5 / 0.24 = 20.8 ohm

Al final se calcula la resistencia media:

  Rm = 19.8 ohm

Esta resistencia incluye la resistencia interna del rotor en paralelo con la resistencia de excitación, puesto que se trata de un motor con excitación en paralelo:



_____________________________________________________________________________________

5.1.2 Ensayo con rotor libre
En este ensayo se podrá calcular la constante del motor Km y las pérdidas por rozamiento.
Se conecta el motor a una fuente de tensión de corriente continua y se miden, para varias tensiones, la corriente por el motor y la velocidad de giro.

Medida   Vm [v ]    Im [A ]    w [rpm ]  
2 10 0.41 26.7
3 15 0.44 120
4 20 0.45 223
5 30 0.47 435

Las medidas de velocidad de giro se han tomado con una resistencia LDR y un osciloscopio. La resistencia LDR se acerca al mandril 3mm y en el mandril del taladro se pinta un punto blanco. Cada vez que pasa el punto blanco cerca de la resistencia LDR, la tensión disminuye y se puede observar un pico de tensión en el osciloscopio. A partir del tiempo o periodo entre picos se aplica la fórmula:

   w = 60 / T  [rpm]

   w = velocidad angular en revoluciones por minuto [rpm ]
   T = periodo entre vueltas del eje de giro en segundos [s ]

La velocidad angular debe relacionarse con la tensión interna y no con la tensión externa. En el experimento anterior pudo comprobarse que la tensión interna disminuye 0.65 voltios respecto a la tensión en bornes (posiblemente debido a un diodo o un triac en serie con el motor).
Por lo tanto la fórmula para calcular la tensión interna es:

   Eg = Vm - Rm · Im - 0.65v

La fórmula para calcular la constante del motor será:

   Km = w / Eg

Medida   Vm [v ]    I [A ]    w [rpm ]   Eg [v]   Km [rpm/v ]  
2 10 0.41 26.7 1.23 21.6
3 15 0.44 120 5.64 21.3
4 20 0.45 223 10.4 21.3
5 30 0.47 435 20.0 21.7

El resultado final se haya calculando la media:

   Km = 21.5 rpm / v

Transformando las unidades a radianes:

   Km = 2.25 rad/(s·v)


A partir de la constante del motor se puede calcular el par motor necesario para vencer el rozamiento o fricción:

   I fric = 0.42A

   N_fric = I_fric / Km = 0.42 / 2.25 = 0.187 Nm

   N_fric = 0.187 Nm

   N_fric = Par de rozamiento constante del rotor medido en Newton por metro [N · m]

_____________________________________________________________________________________

5.1.3 Estimación de la inductancia interna
Para poder medir la inductancia interna se conecta el motor a un circuito que le alimenta, conectando y desconectando la alimentación.
El rotor debe estar parado para que la tensión interna no afecte a la medición.
El circuito utilizado en esta ocasión es un puente en H LM6203. Se conecta durante 30ms la alimentación de 20 voltios y se desconecta completamente durante 10ms.
Con un osciloscopio se mide la corriente de pico por el motor, el tiempo que tarda en descargarse la inductancia y la tensión de la inductancia durante la descarga. La fórmula para calcular la inductancia será:

   L  = dT · V / dI

   L = Inductancia en Henrios [H ]
   V = tensión en la inductancia durante la descarga.
   dT = Tiempo que tarda la inductancia en descargarse en segundos [s ]
   dI = Corriente de pico de la inductancia al comenzar a descargarse en amperios [A ]

   Hay que corregir la tensión de descarga de la inductancia con la resistencia interna del motor:

   V = Vm + 0.5 · Rm · dI

El resultado es:

   V = 20 + 0.5 · 20 · 0.8 = 28

   L  = 5.6ms · 28 / 0.8 = 196 mH

   L = 200mH


Una medición semejante aplicada al aumento de corriente del motor cuando se conecta a una fuente de tensión devuelve unos valores semejantes:

   L  = 2ms · 20.4 / 0.2 = 204 mH


_____________________________________________________________________________________


Los motores universales son más difíciles de parametrizar porque tienen excitación en paralelo que interfiere con los parámetros del rotor. Además estos motores reciben corriente alterna directamente de la red eléctrica, de manera que la inductancia afectará mucho a las corrientes que circulen por el motor.

Como una primera aproximación se pueden considerar correctas las siguientes simplificaciones:

   Resistencia de excitación >> Resistencia del rotor

   Inductancia de excitación >> Inductancia del rotor


Los valores obtenidos pueden dar una idea aproximada del comportamiento del motor.
Para modelar y simular el comportamiento con más exactitud se debería abrir el motor para modelar el rotor y la excitación por separado, o bien hacer una identificación de los parámetros a partir de la respuesta en frecuencia. Los dos métodos son más complejos y se escapan de los objetivos de este post.


Saludos.
« Última modificación: 26 de Mayo de 2012, 04:45:59 por Picuino »

Desconectado b3rsui

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #38 en: 26 de Mayo de 2012, 00:17:15 »
Muy bueno, la verdad!

Pero CREO que hay un error, y perdon si me equivoco pero la Tension FCEM = w * k y no w/k.

Saludos!

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #39 en: 26 de Mayo de 2012, 04:06:51 »
Gracias por responder b3rsui,

La constante Km es una constante que puedes definirla de varias formas (depende del libro que consultes) y que puede incluir varios parámetros o no (en este caso incluye el flujo magnético que se considera constante)


En este hilo he definido Km como w / Fcem y se mide en [rpm / v]  o en  [rad/s·v]


Saludos.
« Última modificación: 26 de Mayo de 2012, 04:30:49 por Picuino »

Desconectado cornel065

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #40 en: 10 de Noviembre de 2013, 14:50:24 »
saludos cordiales picuino, estoy realizando unas pruebas a un motor de cc que compre el mismo en sus características tiene un torque de 10 kg.cm con un consumo de corriente de 2.5 amp tiene una caja reductora de 51:1 las rpm son 8000 antes de la caja y 146 después de la caja reductora,
 las característica que necesito específicamente son Ke y Km mi duda es para hacer esto necesariamente necesito desarmar el motor y hacer los cálculos o como lo realizaría estos cálculos según las tutorías que tienes en tu pag web gracias. :oops: :oops:

de esta pagina compre el motor

http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&path=47_110&product_id=777#.UnvX4yemZ_w

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #41 en: 10 de Noviembre de 2013, 15:08:15 »
No es necesario desarmar el motor. El problema con las especificaciones eléctricas es que no suelen ser muy exactas.

Primero debes calcular la resistencia del motor. Lo mejor es que mantengas el rotor parado y apliques una tensión.
Midiendo la corriente y la tensión que cae en el motor se puede calcular la resistencia del inducido.

Saludos.

Desconectado cornel065

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #42 en: 10 de Noviembre de 2013, 16:00:55 »
gracias picuino por tu pronta respuesta ((:-))

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #43 en: 16 de Noviembre de 2013, 16:15:46 »
Voy a guiarme por las especificaciones que aparecen en la página web para intentar llegar a algo.

 Specification:
    Model:28PA51G
    Working voltage:12V
    No load RPM (before gearbox):8000 rpm
    Gear ratio: 51:1
    No load RPM (after gearbox): 146rpm@12V
    No load current: @ 12V: 0.23A
    Stall current:3.6A
    Rated torque @ 12V: 10kg.cm (139oz.in)
    Encoder Resolution: 13 PPR (663 PPR for gearbox shaft)
    Two phase hall encoder
    Size:123x36x36mm
    Weight: 270g

Desconectado Picuino

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Re: GUIA: Motores de corriente continua
« Respuesta #44 en: 16 de Noviembre de 2013, 16:52:43 »
   Tensión nominal = 12 V

Entiendo que la corriente a rotor parado (stall current) se dá a tensión nominal.
De aquí calculo la resistencia de inducido:

   Ri = 12V / 3.6A =  3.33 Ohm

Las revoluciones sin carga del motor no se corresponden con las revoluciones de la reductora. Imagino que la reductora presenta menos velocidad debido al rozamiento que añade.  En ese caso no queda claro si la corriente en vacío (no load current) se refiere sólo al motor o al motor con reductora.
Como te comentaba estas especificaciones no suelen ser claras.
Vuelvo a imaginar y espero que se trate de la corriente en vacío con reductora y a tensión de trabajo de 12v.
Con esos datos calculo la tensión de la f.c.e.m:

   E = V - Ri·I = 12V - 3.33*0.23 = 11.23V

Las revoluciones en este caso son 146 rpm, por lo que la constante del motor con reductora es:

   Kv = 146 / 11.23 = 13 rpm/v = 1.36 rad/(s·V)


El par mecánico máximo (con rotor parado) será:

   N_max = I / Kv = 3.6 / 1.36 = 2.644 N·m = 27 kg·cm

El par nominal es (rated torque):

   N_nom = 10 kg·cm = 0.98 N·m

Para una intensidad aproximada de:

   I = I_vacio + N · Kv = 0.23 + 0.98·1.36 = 1.56 Amperios

De esto supongo que la intensidad nominal es:

  I_nominal =  1.56 Amperios.

Con esta corriente, la potencia eléctrica será:

   P_eléctrica = I · V = 1.56 · 12 = 18.7 Vatios

La potencia perdida en el inducido será:

   P_cu = I · I · Ri = 1.56·1.56 · 3.33 = 8.10 Vatios

La potencia perdida por rozamiento se puede estimar como la potencia absorbida en vacío (en realidad será mayor):

   P_roz = 12 · 0.23 =  2.76 Vatios

La potencia mecánica nominal será de:

   P_mecánica = P_e -P_cu - P_roz = 7.84 Vatios

El rendimiento por lo tanto será de:

   rendimiento = P_mecánica / P_eléctrica = 42%

La velocidad con carga nominal será de:

   w = Kv · E = Kv · (V - Ri · I) = 1.36 · (12 - 3.33· 1.56) = 1.36 · 6.81 = 9.26 rad/s = 88 rpm

  velocidad nominal = 88 rpm

Podemos ahora comprobar si el cálculo de potencia mecánica es consistente:

   P_mec = N · w = 0.98 N·m · 9.26 rad/s = 9.1 Vatios

Hay un pequeño error que no se justifica con el rozamiento ni con pérdidas en las escobillas. Por lo tanto habría que ensayar el motor para conseguir valores más exactos.

Saludos.
« Última modificación: 16 de Noviembre de 2013, 17:58:00 por Picuino »