Питание двигателя постоянного тока

[yurgen71]

Всем привет!
Проектирую силовой фитнес тренажер с электродвигателем.
Определился с параметрами мотор-редуктора.
Должно быть около 400 об/мин и около 15Нм.

Т.к. нагрузка на двигатель переменная (от ХХ до практически полной), то склоняюсь в сторону постоянного тока, это первый вопрос, прав или нет?
Да и размеры и вес у ДПТ поменьше, чем у Д переменного тока.
Пока буду на коллекторных моторах экспериментировать, т.к. дешевле сам двигатель, да и питать его проще, не нужен контроллер.
Обороты регулировать не нужно. Нужно чтобы мотор-редуктор все время давал постоянные момент и обороты, не зависимо от внешней нагрузки.

Подобрал мотор-редуктор на 24V, получилось 1200W. Ток 60А сразу повышает стоимость блока питания до неудобоваримых пределов.

Если повышать напряжение мотора, то ток падает, и как я понимаю, падает стоимость блока питания. Или я не совсем прав?

Или надо вообще не отсюда плясать? Как в принципе правильно выбрать напряжение для оборудования постоянного тока, которое будет использоваться в домашних условиях?
Исходя из чего выбирают напряжение ДПТ?

Помогите плиз определиться с напряжением двигателя.

[ukr-sasha]

По простому говоря, напряжение это скорость вращения, а ток - момент.

[elephant007]

Нельзя волюнтаристски выбирать напряжение для мотора, у него есть номинальное (если это конечно не УПС-6, у него их два ). Подаешь это напряжение на мотор, воткнув последовательно амперметр. В момент пуска имеем пик по току, далее какое то установившееся значение тока при текущей нагрузке. Сняли нагрузку - ток упал, подкинули - ток увеличился. Обороты под нагрузкой тоже будут падать, если не придпринимать мер. Например - поставить усилок с обратной связью по сигналу с тахогенератора на валу двигателя.
Вобщем, мое мнение (не обязательно правильное) по подбору источника питания под коллекторный мотор постоянного тока такое: номинальную мощность мотора делим на номинальное напряжение мотора и умножаем на коэффициент запаса. Получили некий ток. Для двухполупериодного выпрямителя с толстым тяжелым трансформатором коэффициент можно не брать (ну разве что диодов моста выбрать пожирнее), так как такая система неплохо проглатывает пиковые нагрузки. Импульсный источник нужно брать толще, воизбежание.

[sidor094]

Если повышать напряжение мотора, то ток падает, и как я понимаю, падает стоимость блока питания. Или я не совсем прав?

При повышении напряжения ток не падает а даже чуть-чуть растет из-за небольшого увеличения потерь на трение при увеличении скорости.Однако при этом растет мощность мотора ,ну и ,соответственно блока питания.Даже если считать что потери на трение не увеличиваются (т.е)ток не растет то все равно работа равна момент на скорость.Момент впрямую зависит от тока ну а скорость увеличивается.Кроме того с увеличением напряжения резко увеличивается пусковой ток ,так в момент троганья скорость равна нулю .Соответственно пусковой ток равен напряжению питания делённому на активное сопротивление обмотки .Но это приведёт к сгоранию двигателя только при достаточно большом напряжении питания или же при частом включении выключении двигателя,так как обмотка за короткий пусковой интервал нагревается не значительно. Однако большой пусковой момент приведёт к резкому,"ударному" разгону,что скажется на быстром износе деталей двигателя. Поэтому при увеличении питающего напряжения
желательно предусмотреть его плавное нарастание в момент троганья чтобы ограничить пусковой момент.

[yurgen71]

Я не так вопрос поставил, попробую перефразировать.

Можно выбрать двигатель с номинальным напряжением 24В, а можно - 48В, а можно хоть 220В.
При этом у всех трех выходные параметры (скорость и момент), предположим, будут одинаковые.
Так вот из каких соображений мне стоит остановить выбор именно, к примеру на 24В, а не на 48В или 220В?
Блок питания то можно купить на любое напряжение, хоть на 24В, хоть просто выпрямитель на 220В.
Наверняка же есть какие-то принципы, по которым выбирается напряжение. Один из таких принципов - уже имеющийся источник питания, тогда под него и подбирается оборудование.
Но у меня то нет никаких ограничений, я же могу на любое напряжение смотреть.

[lkbyysq]

Можно выбрать двигатель с номинальным напряжением 24В, а можно - 48В, а можно хоть 220В.
При этом у всех трех выходные параметры (скорость и момент), предположим, будут одинаковые.

А габариты будут разные. Стоимость будет разной. Это тоже критерий выбора.
Грубо считайте, что мощность двигателя пропорциональна его электрической мощности.
Мощность на валу - момент, помноженный на обороты.
Электрическая мощность - ток, помноженный на напряжение.
Момент пропорционален току.
Обороты пропорциональны напряжению.

В общем случае нужен момент - увеличивайте ток. Нужны обороты - увеличивайте напряжение. Но знайте, для достижения оборотов нужно потратить момент на разгон! Хотите быстрее разогнать - поднимайте момент, т.е. ток.

Подобрал мотор-редуктор на 24V, получилось 1200W.

Неправильно сказано. Подобрал мотор, получил мощность - ошибка в подходе к решению задачи.
У Вас тренажер. Вы знаете требуемое усилие. От требуемого усилия считаете требуемый момент на валу.
От усилия в единицу времени считаете мощность двигателя вкупе с редуктором. Т.е. мощность - следствие условия задачи, а не метода решения.
Выбор электродвигателей по номинальным оборотам ограничен. По моменту(току) практически не ограничен.

Ток 60А сразу повышает стоимость блока питания до неудобоваримых пределов.

Ну так поставьте еще один редуктор, например 10:1. Требуемый ток двигателя сразу упадет до удобоваримых 6А. Жаль только, что обороты придется повысить в 10 раз. Теперь попробуйте найти двигатель на 220 с такими оборотами. Найдете - будет у Вас 220 вольт и 6 ампер. Частотников - как грязи.
Но вот же незадача. Быстродействие уменьшилось. До в десять раз больших оборотов двигатель разгоняется в десять раз дольше. Нестыковочка вышла.

Так что если удалось подобрать систему двигатель-редуктор с требуемым моментом и быстродействием - лелейте и хольте. Дайте ему 60 ампер и не жужжите)))
А выбор напряжения питания - вторичен.

[lkbyysq]

Нужно чтобы мотор-редуктор все время давал постоянные момент и обороты, не зависимо от внешней нагрузки.

Что-то и тут несуразицу пишите.
Куда у Вас момент-то уходит? Неужто не на внешнюю нагрузку? А куда?
Вам нужны постоянные обороты? Или постоянный момент?
Постоянные обороты при изменении нагрузки - изменяется момент.
Постоянный момент при изменении нагрузки - изменяются обороты.
Если это силовой тренажер, то скорее постоянный момент.
Если это беговая дорожка, то скорее постоянные обороты.
Расшифруйте, что имеете ввиду.

[yurgen71]

Что-то и тут несуразицу пишите.
Куда у Вас момент-то уходит? Неужто не на внешнюю нагрузку? А куда?
Вам нужны постоянные обороты? Или постоянный момент?

Вот здесь пример, показано что потерь в моменте и в скорости нет при увеличении нагрузки на вал (1м:34с).
https://www.youtube.com/watch?v=w3pOzT4JXXY
Нет, конечно, если вал зажать так, что нагрузка сравняется с выдаваемым мотор-редуктором моментом, тогда будет замедление и останов. Но если момент не превышает возможности мотор-редуктора, то разве он не будет выдавать ту же скорость?

Неправильно сказано. Подобрал мотор, получил мощность - ошибка в подходе к решению задачи.
У Вас тренажер. Вы знаете требуемое усилие. От требуемого усилия считаете требуемый момент на валу.
От усилия в единицу времени считаете мощность двигателя вкупе с редуктором. Т.е. мощность - следствие условия задачи, а не метода решения.

Так я так и сделал. Прикинул требуемое усилие и скорость - получил момент и обороты. Из этих данных подбираю мотор-редуктор.
Схема такова: мотор-редуктор -> эл.магниная муфта -> шкив -> трос.
Т.е. мотор-редуктор должен просто все время крутиться. Эл. магнитной муфтой управляем моментом, который передается на шкив.

Тут то вопрос не в подборе параметров на выходе мотор-редуктора, это все уже посчитано (около 400об/мин и около 15Нм), а в подборе мотор-редуктора: постоянный или переменный, если постоянный, то какое напряжение, с каким редуктором, червячком или планетарным и пр.

Я уже купил мотор-редуктор с асинхронным однофазным мотором. Но не могу его запустить, т.к. выбивает УЗО, видать из-за большого пускового тока. Да и по габаритам великоват, постоянного тока поменьше будет, вот теперь не знаю куда его девать.

[lkbyysq]

Тут то вопрос не в подборе параметров на выходе мотор-редуктора, это все уже посчитано (около 400об/мин и около 15Нм), а в подборе мотор-редуктора: постоянный или переменный, если постоянный, то какое напряжение, с каким редуктором, червячком или планетарным и пр.

Совсем другой вопрос! Но напряжение - все равно последнее дело.

Исправный однофазный асинхронник 750Вт при включении не будет вышибать автомат на 16 ампер. Даже на 10 ампер вышибать не будет.
Но Вы говорите, что вышибает УЗО. УЗО и пусковой ток - не связанные вещи. Они друг друга не контролируют. УЗО реагирует только на утечку тока мимо питающих проводов, например через корпус на землю. А это есть неисправность двигателя.
Дифференциальный автомат - это УЗО плюс автомат "в одном флаконе". Его может вышибать из-за перегруза, поскольку в нем есть автомат (см. выше).
Думается мне, что у Вас или двигатель тупо неисправен и коротит, или электропроводка перегружена другими потребителями, или автомат неисправен.

Все же самое простое - асинхронник с редуктором.

[yurgen71]

Но Вы говорите, что вышибает УЗО. УЗО и пусковой ток - не связанные вещи. Они друг друга не контролируют. УЗО реагирует только на утечку тока мимо питающих проводов, например через корпус на землю. А это есть неисправность двигателя.

Вообще, с проводами у меня бардак, когда-то уже была проблема с УЗО, решилась то ли перестановкой местами проводов, то ли еще как, и может быть при попытке включить мотор вылезла старая проблема и мотор тут ни при чем.

Думается мне, что у Вас или двигатель тупо неисправен и коротит,

Вполне возможно, но проверить дома не представляю как. А прозвоном мотора никак не узнаешь в чем причина? Может тему отдельную завести?

Все же самое простое - асинхронник с редуктором.

В принципе - да. Единственное сомнение у меня по поводу шума. Если это мои предрассудки, то развейте пожалуйста. Мне кажется, что такой асинхронник будет шуметь намного громче, чем такой же по параметрам мотор постоянного тока. И хотя в любом случае придется мотор упаковывать в какую-то звукоизолирующую камеру, хотелось бы чтобы изначально мотор был тише.

[lkbyysq]

Мне кажется, что такой асинхронник будет шуметь намного громче, чем такой же по параметрам мотор постоянного тока.

Думаю, что мотор за шестеренками не услышите.

А прозвоном мотора никак не узнаешь в чем причина?

Пока неисправность мотора на последнем месте.
А на первом месте - неправильное подключение. В двигателе же четыре контакта, а у Вас два провода и с электрикой нелады. Могли накосячить.

[yurgen71]

Да не, в двигателе все культурно сделано, подсоединить можно только к двум проводам.

Асинхронный двигатель 750W

[lkbyysq]

Да не, в двигателе все культурно сделано, подсоединить можно только к двум проводам.

Да уж, культурно... На шильде четыре провода нарисовано, а на фото - пять проводов выходит. Что за лишний провод? Может срисуете схему, а то по фото не понять.

[yurgen71]

На шильдике два и нарисовано - это просто вход 220V.
Там на болтах - по паре проводов. Сейчас подсоединено так: на одном болте U1-Z1, а на другом - U2-Z2. Хочешь поменять направление вращения - меняй Z1 и Z2 местами.

Нашел фотку разобранного немецкого тренажера. По внешнему виду можно ли понять что за тип мотора? Судя по всему с гигантским червячным редуктором.

[lkbyysq]

На шильде четыре провода идут в двигатель U1, U2, Z1, Z2.
На фото в двигатель идут пять проводов. Два красных, черный, синий, желтый.

[yurgen71]

Там 6 проводов из двигателя: 2 красных, черный, желтый, синий и белый.

[lkbyysq]

Там 6 проводов из двигателя: 2 красных, черный, желтый, синий и белый.

Упс...

По внешнему виду можно ли понять что за тип мотора? Судя по всему с гигантским червячным редуктором.

Или червячный, или угловые шестеренки. Двигатель - асинхронник скорее всего.

[N1X]

Судя по двум конденсаторам - рабочему и пусковому, там еще и пусковое реле упрятано, которое этот мотор включает. В чем проблема, идешь к соседу, включаешь у него, если так же выбивает - несешь взад продавцу...
Upd. а может и не спрятано, не суть, совет тот же, пусть продавец разгребает )

[yurgen71]

Назад к продавцу уже низзя, в Китае он. А вот к соседу - хорошая мысль, надо попробовать.

Но все таки, здоровые и тяжелые они, асинхронники. Постоянного тока поменьше и полегче будут. Хотя если прибавить размеры блока питания, наверное тож на тож получится.

[yurgen71]

Даже к соседу не пришлось идти, в другой розетке заработал!!!
И на удивление тихий оказался.

Всем спасибо!