Bir motorda "12V" etiketini gördüğümüzde, aslında motorun nominal voltajına bakıyoruz - temelde en iyi performans gösterdiği ve en verimli çalıştığı nokta budur. Çoğu 12V DC motor, bu değerden yaklaşık %10 kadar sapmayı tolere edebilir, bu yüzden 10,8 volt ile 13,2 volt arasında sorunsuz çalışabilir. Ancak bu aralığın dışında uzun süre çalıştırıldığında, performansı düşmeye başlar ve ömrü kısalır. Voltaj sadece 9 volta düştüğünde, motor oldukça fazla güç kaybeder, genellikle iç manyetik alanlar yeterince güçlü olmadığından dolayı normal gücünün yaklaşık %55 ila %60'ına kadar düşer. 15 volttan fazla çalışmaya başlamak, sargılara ciddi zarar verme ve aşırı ısınma sorunları yaşama riskini artırır. 9 volttan düşük seviyelerde sürekli çalışmak da motorun durma ihtimalini artırır ve kolektörde sorunlara neden olur. IEC gibi standart kuruluşları, bu nominal voltajları motorların sınıflandırılmasında referans noktası olarak tanımlamıştır, aşırı geçilmemesi gereken katı sınırlar olarak değil.
Mekanik yük, akım tüketimini ve dönme hızını doğrudan orantılı olarak belirler. Tork talebi arttıkça, kol akımı hızla artar ve hız düşer—uygulanan gerilime karşı koyan artan karşıt elektromotor kuvveti (CEMF) tarafından sağlanır. Tipik fırçalı 12v dc motorları :
| Yük Durumu | Hız (% boşta çalışma) | Çekilen Akım (% durma anı) |
|---|---|---|
| Yük yok. | 100% | 10—15% |
| Yarı yük | 75—85% | 40—50% |
| Tam yük | 60—70% | 90—100% |
Bu ters ilişki, temel motor fiziğini yansıtır: tork, akımla doğru orantılıdır, buna karşılık sabit gerilimde hız torkla ters orantılıdır. Tasarım sınırlarının ötesinde aşırı yüklenme, kalıcı mıknatısların geri dönüşümsüz şekilde manyetizmasının kaybına neden olabilir—IEEE Std 112-2017 test protokollerinde belgelenen yaygın bir arıza türüdür.
Fırçalı bir DA motorunun hızı, yük koşulları ve sıcaklık sabit kaldığı sürece genellikle besleme gerilimiyle doğrusal bir ilişki gösterir. Bu durum, ters EMK'nın (elektromotor kuvvet) devir sayısıyla orantılı olarak artmasından kaynaklanır; bu nedenle motor, ters EMK uygulanan değere eşitlendiğinde dengeli hâline ulaşır. Birisi 12 voltluk gerilimi 6 volta düşürdüğünde, normal boşta devirlerin yaklaşık yarısını, belki de %45 ila %50 arasında daha düşük bir değer bekleyebilir. İlginç olan torkun farklı şekilde davranmasıdır. Gerilim düştükçe tork aslında azalmada kare gibi bir etkiyle daha hızlı düşer. Örneğin 8 volttaki tork, tam 12 voltta sahip olunan değerin yalnızca yaklaşık üçte ikisi kadar olabilir; bu da motorun artık ağır yükleri taşıyamayacağı anlamına gelir. Bu durum, hızın esas olarak şebeke frekansına bağlı olduğu AC asenkron motorlardan keskin bir şekilde ayrılır. Ancak DA motorları için hız kontrolü, sadece gerilim seviyesinin ayarlanmasıyla sağlanabilir. Besleme geriliminin anma değerinden yaklaşık %10'un üzerinde veya altında kalacak şekilde tutulması, motorun çok yavaş çalışmasına ve aşırı akım çekmesine neden olan can sıkıcı durumların önüne geçerek tutarlı performansın korunmasına yardımcı olur; bu durum zamanla fırçaların çok daha çabuk aşınmasına neden olur.
Doğru kablolama, hem motoru hem de kontrol elektroniklerini elektriksel gerilim ve istenmeyen hasarlardan korur. Her zaman doğru kutuplama ile başlayın: + ve — bağlantılarının ters çevrilmesi, iç bileşenlere zarar verebilir veya akıllı kontrolörlerde koruma kapanmasına neden olabilir.
Sağlam, düşük riskli çalışma için bu doğrulanmış sırayı izleyin:
Bir DC motordan güç kesilirse, içindeki endüktif sargılar akımdaki ani düşüşe karşı direnecektir. Bu durum, manyetik alanın hızla çökmesine ve 100 volttan fazla olabilecek tehlikeli voltaj sıçramalarına neden olur. Bu tür elektriksel gerilimler, MOSFET'leri hasarlandırabilecek, mikrodenetleyici GPIO pinlerini yakabilecek veya röle kontaklarını tekrarlanan maruziyetle zamanla aşındırabilecek kadar güçlüdür. 1N4007 gibi standart bir geri besleme diyotu veya daha hızlı Schottky türlerinden biri takmak büyük fayda sağlar. Diyot, katot pozitif terminale ve anot negatif terminale gelecek şekilde motor bağlantılarının üzerine paralel olarak bağlanmalıdır. Diyot, sistem normal çalışırken pasif kalır ancak motor durduğu anda hemen devreye girer. Bu şekilde zararlı voltaj sıçramalarını etkili bir şekilde engeller ve depolanmış enerjiyi diğer bileşenlere zarar vermesine izin vermek yerine, motor sargısına güvenli bir şekilde geri verir. UL 1004-1 ve NEMA MG 1 gibi endüstri standartlarına göre, bu tür koruma önlemleri yalnızca önerilmez, aynı zamanda fabrikalardaki veya araçlardaki yalıtılmamış her türlü endüktif yük için zorunludur.
Potansiyometreler, çok fazla güç gerektirmeyen eğitim araçları veya küçük robotlar gibi küçük projeler için analog bir şekilde hızı kontrol etmenin kolay bir yolunu sunar. Onları bu kadar popüler yapan nedir? Basit kurulum gerçekten yardımcı olur. Sadece üç tane kablo bağlayın: V+ bir tarafa, silecek (wiper) diğer tarafa ve toprak (ground) devreyi tamamlar. Ayrıca ayarları yaparken tatmin edici bir fiziksel hissi vardır. Ancak dikkat edilmesi gereken nokta, doğrudan motora bağlanan değişken dirençler gibi davranmaları ve bu yüzden harcanan elektrikten dolayı oldukça fazla ısı üretmeleridir. Yaklaşık 2 amper çeken standart 12 voltluk bir sistem düşünün. Potansiyometre orta noktaya ayarlandığında, 24 watt'tan fazla enerji harcayabilir. Çoğu standart panel montajlı potansiyometre bu kadar ısı yükünü güvenli bir şekilde taşıyamaz. Bu sınırlama nedeniyle, doğrusal kontrol, sürekli olarak yarım amperden fazla çalışan hiçbir şey için uygun değildir. Birisi potansiyometreleri gerçek dünya uygulamalarında kullanmak istiyorsa, tork gereksiniminin en az olduğu kısa süreli aktiviteler için bunları kullanmalıdır. Ayrıca bu bileşenleri içeren herhangi bir tasarıma ekstra termal koruma eklemeyi unutmayın.
Transistörler, elektronik anahtarlamanın verimli şekilde çalışmasını sağlar, ancak her şeyin ne kadar iyi performans göstereceğini doğru türün seçilmesi belirler. TIP120 modeli gibi NPN bipolar jonksiyon transistörlerini ele alalım. Bunların maliyeti neredeyse sıfırdır ve mikrodenetleyicilerle çok iyi çalışırlar, ancak iletim durumunda 0,7V'lik bir düşüşe dikkat etmelisiniz. Yaklaşık 5 amper akım seviyesinde bu, transistörün kendisi içinde sadece 3,5 watt ısı oluşturur. Bu da soğutucu blokları zorunlu hale getirir ve akım yükseldikçe genel verimlilik %90'ın altına düşer. Şimdi ise IRLB8721 veya FQP30N06L varyantları gibi lojik seviyeli N-kanal MOSFET'leri karşılaştırın. Bu bileşenlerin direnç değerleri son derece düşüktür ve bazen 5 ila 10 miliohm'a kadar inebilir. Sonuç olarak 5 amperde harcanan enerji 3,5 watt yerine çeyreğinden daha azdır. Ayrıca, akımla değil gerilimle çalışan yapıları nedeniyle sürekli bir beyz akımına ihtiyaç duymazlar; bu da onları pille çalışan cihazlar için ideal hale getirir. Günümüzde otomobil aksesuarlarında, elektrikli el aletlerinde ve hatta her yerde gördüğümüz orta güçlü aktüatörlerde bulunan 12 volt DC motorlarla çalışırken MOSFET'ler sıcaklık kararlılığı, ölçeklenebilirlik kabiliyeti ve uzun süreli dayanıklılık açısından diğer seçeneklerin açık ara önünde performans gösterir.
Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM), tam besleme voltajını çok hızlı bir şekilde açıp kapatarak motorlara hassas ve verimli hız kontrolü sağlar. Değişen tek şey, her döngüde gücün ne kadar süre açık kaldığıdır ve bu duruma çalışma döngüsü yüzdesi (duty cycle) adı verilir. Motorlar ani değişimlere karşı doğal bir dirence sahip olduklarından, bu elektriksel darbeleri doğal olarak yumuşatırlar ve böylece hem tork hem de hız, çalışma döngüsü yüzdesi ile doğrudan orantılı olarak artar. Düşük dirençli modern MOSFET'ler kullanıldığında, anahtarlama kayıpları oldukça düşük kalır ve bu da PWM sistemlerinin eski doğrusal (lineer) yöntemlere kıyasla yaklaşık %90 daha verimli olmasını sağlar. Doğru frekansın seçilmesi de aynı şekilde önemlidir. 1 kHz'in altındaki frekanslar rahatsız edici sesler ve düzensiz hareket oluştururken, 20 kHz'in üzerindeki frekanslar sessizce ve titreşimsiz çalışır; bu nedenle drone'lar, tıbbi cihazlar ve laboratuvar aletleri gibi uygulamalar için idealdir. Çoğu endüstri standardı, standart 12V DC motorlar için PWM frekansının genellikle elektromanyetik girişimi, istenmeyen sesleri ve aşırı ısınmayı önlediği 16-18 kHz aralığında tutulmasını önerir. Çalışma döngüsü ayarlarının yanı sıra frekansın da düzenlenmesiyle mühendisler, durakta iken maksimum tork elde etmek veya hassas ölçüm ekipmanları çevresinde girişimi azaltmak gibi farklı uygulamalar için performansı özelleştirebilir.
2024 © Shenzhen Jixin Micro Motor Co.,Ltd - Gizlilik Politikası