DCモーターの電流制限

私は1か月以上インターネットのオンとオフを検索してきましたが、質問があまりにも基本的すぎて答えが見つからないのではないかと心配しています。または私は答えを見ただけでそれを認識します。（現時点で）私がしようとしているのは、Radio Shackから「壁のいぼ」のAC / DCコンバーターから購入した小さなDCモーターに電力を供給することだけです。オン/オフスイッチがあります。そして、私はこれをすべて一緒に配線するのに十分知っていますが、モーターを燃やさずに電力を供給する方法はわかりません。

モーターは、R​​adio Shack Hi-Speed 9-18Vdcモーター、＃2730256です。Radio Shackはそのコンポーネントのスペックを提供していませんが、オンラインでこれを見つけることができました。

私が試した最初の電源は、19V 3.4Aと評価された古いラップトップの壁のいぼでした。これは、モーターに負荷がかかっていない場合にうまく機能しました。それは約0.25アンペアを引っ張った。しかし、私がそれに負荷をかけると、モーターは4アンペアを超えました。

「問題ありません」しかし、私はより適切な電源を購入します。eVayで18V 2A電源が見つかった場合。パーフェクト！それが届いたとき、私はそれを接続し、スイッチを入れ、モーターは4.5アンペアを引き出しました！

だから今、私は迷っています。私の素朴な仮定は、2アンペアの電源は2アンペアを超えて供給しないということでした。これは本当ではありませんか、それとも私が購入した電源はジャンクですか？

または、本当に電流を2アンペア未満に制限するなんらかの電流制限回路を探す必要がありますか？これにより、購入したサプライ品を返品して、持っていたサプライ品をそのまま使用できます。また、モーターを電流スパイクから保護します。私はこれを読み上げようとしましたが、読むほど混乱します。

私が念頭に置いているアプリケーションでは、多くのトルクが必要になるので、電流供給を安全な最大値に近づけるようにしています。次のステップは、555タイマーまたはArduinoボードでPWMを使用して速度を制御することです。しかし、今のところ、電源を入れて6時間稼働させて、モーターが焼損しないようにしたいと思います。どうすればよいですか？DCモーターが正常な状態よりも多くの電流を引き込まないようにするにはどうすればよいですか？

重要なことは、モーターまたはその部品（巻線、ブラシ、ベアリングなど）を過熱しないことです。

モーターの熱は、電流の2乗倍の抵抗から発生します。

モーターの定格が最大1.95アンペアの場合、モーターの過熱を避けるために3つのオプションがあります。

1. 負荷が高すぎてモーターが失速または過負荷にならないようにしてください。
2. 巻線を流れる電流が定格よりも高くならないように、電圧が非常に低いことを確認してください。
3. 電流コントローラーを使用して、指定された最大値で電流を制限できるモーターを駆動します。（通常、平均電流はPWMによって制限されます。）

「2A電源」が制限を行わなかった理由は、「連続電流制限」が機能として組み込まれていないためです。この機能を備えた電源は存在しますが、無制限の電源（過負荷によって破壊される可能性がある）または断続的に制限されている電源（完全にオフになる）よりも通常、その機能を構築するのが難しいため、一般に高価です。過負荷または過熱時。）

電源のアンプ定格は、通常、安全に供給できるアンプの数です。電圧定格のような制限や正確な数ではありません。その理由は、アンプを負荷に「プッシュ」しないためです。負荷は、供給電圧とその内部構造（抵抗、インピーダンス）に基づいてアンペアを「引き出し」ます。

私が推奨するのは、12V / 2Aの電源を入手し、モーターを停止させた場合に流れる電流を確認することです。2A未満の場合、すばらしい！2Aを超える場合は、失速時に流れる電流が許容範囲になるまで、電圧をさらに下げます。

それでも十分でない場合は、電流制限を設定できる電源装置を入手してください。この電源装置の応答は、電流がその制限値未満になるまで電圧を下げることです。これらは、JamecoやDigi-Keyなどの場所から「コンポーネント」として購入するか、Amazonから安価な18V / 3Aベントップ電源を購入できます（便利なデジタルリードアウトも付属します）。

モーターはかなり堅牢で、たとえば1.98と2Aの違いを気にする必要はありません。ただし、過電流は2つの異なる方法でモーターの寿命を短くする可能性があります。

1）長期的には、モーターが過熱する可能性があります。2A連続定格のモーターがより高い短期電流定格を持つことは珍しくありません-おそらく最大4A断続的です。30分で10分。重要なのは、モーターの温度を低く保つことです。電流を2Aに制限するか、冷却できるようにするか、またはファンなどで冷却を改善します。

2）DCモーターには通常、ブラシがあります。カーボンブロックまたは金属接点が整流子をこすっています。後者は、火花または単純に高すぎる電流のいずれかにより、溶融により特に摩耗する傾向があります。カーボンブラシは丈夫ですが、摩耗して過熱する可能性もあります。一部のモーターでは、簡単に交換できます。これは、ハードドライブモーターの寿命を延ばす1つの方法です。

あなたのケースでは、6時間の連続運転が必要な場合は、長期の消費電流を考慮する必要があります。

そしてそれは本当にモーターのトルクを制限することを意味します。

電流を制限しても、モーターが停止するのはトルクを超えた場合だけです。内部冷却ファンがある場合、モーターの過熱が速くなる可能性があります。

モーターをより速く動かし、過剰な電流なしで必要なトルクを供給できるまでギアを下げる方が良いでしょう。

必要なことは、ディスクを回転させたい速度までディスクを加速するのに必要なトルクを正確に決定し、モーターのサイズを適切に設定することです。これはかなり単純な物理学の問題であり、知っておく必要があるのは、負荷の慣性モーメントとそれを加速したい速さだけです。大きなディスクのようなかなり単純なオブジェクトの場合、速度を上げるには、動かし続けるよりも大きなトルクが必要になります。

トルクの式は $\tau = I*\alpha$、 どこ $\tau$ トルクです $I$ 慣性モーメントであり、 $\alpha$角加速度です。ディスクの慣性モーメントはシリンダーの場合と同じです。$I = \frac{1}{2} m*r^2$、 どこ $m$ ディスクの質量であり、 $r$ 半径です。

したがって、モーターをオンにすると、このディスクを加速するためにできるだけ多くの電流が流れます。電流を2アンペアに制限する方法（特定のモーターでは、トルクを特定の値に制限することと同じです）を考え出した場合、それは負荷の加速度を制限すること（$\alpha = \frac{\tau}{I}$）。他のオプションは、負荷を加速する速度を制限することです。これにより、必要なトルクの量が制限されます。これは、モーターに18 Vを瞬間的に当てるのではなく、一定期間にわたってより多くの電圧をゆっくりと加えるのと同じくらい簡単です。とにかくスピードをコントロールするつもりのようですので、試してみたいかもしれません。

もちろん、これはすべて、モーターのサイズが正しいことを前提としています。慣性モーメントを計算する計算を実行し、加速要件を使用して必要なトルクを決定することをお勧めします。このため、モーターがまったく機能しない可能性があります（つまり、負荷が速度に達している場合でも、モーターが安全に一度に6時間提供できるものよりも、モーターを動かし続けるにはより多くのトルクが必要です。 ）。

また、モーター定格についての注意事項もあります。ほとんどのモーターメーカーは、周囲温度に対する内部温度の変化と、使用する断熱材の種類に基づいてモーターを評価しています。そのため、特定のタイプの絶縁について、モーターの製造元は、モーターの巻線が上昇するようにモーターに負荷をかけます（たとえば）85$^{\circ}$長期間にわたる周囲の気温を超えるC。銘板のトルク、電流、速度などは、そのテストからのデータです。したがって、モーターの定格が2アンペアであると言った場合、つまり2アンペアで長時間（6時間など）実行した場合、モーターの巻線が断熱材と同じくらい熱くなると予想する必要があります。の定格です。また、モーターの巻線がその温度よりも高温にならない限り、短時間でモーターに過負荷がかかる可能性があることも意味します。あなたにとっての問題は、あなたはあなたのモーターにどんな種類の絶縁体があるのか​​分からないことであり、あなたはおそらくあなたがモーターに過負荷をかけ得る量を適切に決定するためのテスト機器を持っていないことです。基本的に私が言っているのは、短時間（たとえば1分間）に4.5アンペアを引くことではないということです。

なぜ誰も彼にレジスターを使うように言わなかったのですか？これにより、自動車のACシステムの送風ファンは安全に制限されます。特定の電圧で電流量を渡すために必要な抵抗値を把握します。これは、モーターが抵抗器を通過するよりも多くの電流を引き込むことを防ぎます。