Endorfin35+
Kayıtsız Üye
- Katılım
- 1 Mayıs 2020
- Mesajlar
- 4,201
Daha önce lineer dc motorlar için biraz derinlemesine bir araştırma içine girmiştim. Forumdaki scoter konusu açılınca bilgilerimin tazelenmesi gerektiğini anladım. Bu başlık altında kendi bilgilerimi tazelemek ve sizlerlede paylaşmak adına dc lineer motorun teknik bilgilerinin nasıl yorumlandığını aktarmaya çalışacağım...
Bu motorun doğrusal hareket eden bir motor olduğu tekrar belirteyim. Motorumuzun teknik özellikleri şöyledir;
Dc resistance : 4,33 Ohm
Voltage @ Fp : 24,3 V
Current @ Fp : 5,62 A
Power @ Fp : 137 W
Peak Force (Fp) : 33 N
Continuous Force (Fc) : 8 N
Force Constant : 5,87 N/A
Back EMF Constant : 5,87 V/(M/Sec)
Actuator Constant : 2,82 N/Sqrt(W)
Max Winding Temp : 150 °C
Thermal Resistance : 15,5 °C/W
Electrical Time Const. : 0,33 msec
Intuctance : 1,42 mH
Moving Assebmly Weight : 23,5 g
Özelliklere baktığımda benim ilk aklıma takılan bu motorun ne kadar bir güç tüketimi var kaç watt, kaç amper?
akım voltaj güç değerleri @ Fp ifadesi ile verilmiş. Force Peek demek isteniyor.
Peek değerler anlık en yüksek değerleri ifade ediyor. Bu noktada iki detay var. Birincisi Motor bu değerlerde çalışmaya devam edemez anlıktır. Bu değerleri görür ve çalışmaya devam ederse yanar. İkincisi motor bu değerleri aşar ise anında yanar...
O halde ben peek değerlere göre bu motor bir iş yaptıramayacağıma göre normal şarlar altındaki değerleri tespit etmeliyim. Bunun için sadece
Continuous Force (Fc) : 8 N
değeri verilmiş...
1. Oransal Yöntem:
Peek Tork 33N
Normal Tork 8N ise 33/8=4,125 oranı hesaplanır. Peek durumundaki tüketim 137watt idi oranlayalım. 137/4,125=~33Watt hesaplanır. Bu motorun sürekli çekeceği güç en fazla 33w olabilir.
Akım ise P=V x I den, I = P/V=33/24,3=~1.35A Hesaplanır.
2. Force Constant değeri, Newton cinsinden üretilen kuvvet ile motor akımı arasındaki oranı verir. Force Constant değeri ile peak ve normal motor akımlarını hesaplayalım;
Force Constant : 5,87 N/A
Power @ Fc değeri; 24,3 besleme voltajı ile Continuous Motor Akımı 1,36 A çarpılarak hesaplanır.
Power @ Fc= 24,3 x 1,36 = ~33Watt
Force Constant sabiti herhangi bir akım değeri için motordan aldığımız kuvveti hesaplamamızı sağlıyor. Peek ve Continuous motor akımlarını hesapladığımızda oransal yöntemi ile yaptığımız hesabı da doğrulamış olduk.
Motorun Continuous akımı (I @ Fc = 1,36A Force Constant değeri ile hesaplamıştık)
bilindiğine göre bu durumdaki ilerleme hızını hesaplayalım;
V = I x R = 1,36 x 4,33 = ~5,9 Volt sargı voltajı bulunur.
Back EMF Volt = 24,3 - 5,9 = 18,4 Volt hesaplanır.
5,87 = Back EMF Volt / Hız olduğuna göre,
Hız = Back EMF Volt / 5,87 = 18,4 / 5,87
Hız = ~3,1 m/saniye olarak hesaplanır.
Actuator Constant değeri, Newton cinsinden üretilen kuvvet ile Watt cinsinden harcanan ısı arasındaki oranı verir. 8N için harcanan ısıyı hesaplayalım;
Actuator Constant 2,83 = N / √W
2,83 = 8 / √W
√W = 8 / 2,83 = ~2,82
(√W)² = 2,82²
W = 2,82² =
W = ~7,95 watt ısı üretildiği hesaplanır.
Max Winding Tempdeğeri motor sargılarının dayanabileceği en yüksek sıcaklığı ifade eder. Bu sıcaklık değeri aşılırsa motor sargıları üzerindeki izolasyon malzemesi eriyerek kısa devreye neden olur.
Max Winding Temp = 150 °C (tablodan)
Thermal Resistance değeri, sargı sıcaklığı artışı ile watt cinsinden üretilen ısı arasındaki oranı verir. 8N için Actuator Constant oranı ile 7,95 watt ısı üretildiği hesaplamıştık. Bu enerjinin motor sıcaklığına etkisini hesaplayalım;
Thermal Resistance15,5 = °C / W (ısı olarak)
15,5 = °C / 7,95
°C = 15,5 x 7,95
°C = ~123 değeri hesaplanır.
Bu değere ortam sıcaklığı (25°C alınmıştır) eklenerek sargı sıcaklığı hesaplanır.
Sargı sıcaklığı = 123 + 25 = 148°C
Continuous Tork değeri olan 8 N ile sargıların 148°C ye ulaştığını hesapladık. Bu değerin yaklaşık olarak izin verilen en yüksek çalışma sıcaklığı (150°C) olduğu görülmektedir. 8 - 33 N arasındaki kuvvetler süreklilik arz edememesinin sebebi; 8 N dan fazla kuvvet üretildiği zaman sargı sıcaklığı 150°C nin üzerine çıkacak ve kısa bir süre sonra sargılar yanacaktır. 8 N değeri ne kadar çok aşılırsa sargıların dayanım süresi kısalır. 33N daki dayanım Peak (anlık) olarak belirlenmiştir. 33N üzerinde ise anlık dayanım bile olamadan sargılar yanacaktır.
Electrical Time Constant (Elektriksel zaman sabiti), motor voltajında değişiklik olduğunda, akımın nihai değerinin% 63,21'ine ulaşması için geçen süredir. Motorun yanıt verme süresi olarak ta düşünülebilir. İlerleme Hızı uygulanan akımla ilişkili olduğundan, akım değişimi boyunca hızda değişecektir. Hesaplanan İvmelenme süreleri time constant değeri kadar artar. TC(Time constant) değerinin ivmelenme süresini uzatmaması isteniyorsa TC değeri arzu edilen süreden çıkartılarak hesap yapılmalıdır. TC değerinin altındaki ivmelenmeler ise mümkün olamamaktadır. Örn. TC=2ms olsun. Gerekli hız için 5ms süre isteniyor ve buna göre tork hesabı yapılmışsa, toplam hızlanma 7ms sürecektir. Gerçekte 5ms de ivmelenmenin bitmesi isteniyorsa, 5ms-2ms = 3ms için tork hesabı yapılmalıdır. Motor yönünün değişmesi durumunda TC değeri iki katına çıkar. Kullanılan motor için TC değeri 0,33 ms dir.
Bu motorun doğrusal hareket eden bir motor olduğu tekrar belirteyim. Motorumuzun teknik özellikleri şöyledir;
Dc resistance : 4,33 Ohm
Voltage @ Fp : 24,3 V
Current @ Fp : 5,62 A
Power @ Fp : 137 W
Peak Force (Fp) : 33 N
Continuous Force (Fc) : 8 N
Force Constant : 5,87 N/A
Back EMF Constant : 5,87 V/(M/Sec)
Actuator Constant : 2,82 N/Sqrt(W)
Max Winding Temp : 150 °C
Thermal Resistance : 15,5 °C/W
Electrical Time Const. : 0,33 msec
Intuctance : 1,42 mH
Moving Assebmly Weight : 23,5 g
Özelliklere baktığımda benim ilk aklıma takılan bu motorun ne kadar bir güç tüketimi var kaç watt, kaç amper?
akım voltaj güç değerleri @ Fp ifadesi ile verilmiş. Force Peek demek isteniyor.
Peek değerler anlık en yüksek değerleri ifade ediyor. Bu noktada iki detay var. Birincisi Motor bu değerlerde çalışmaya devam edemez anlıktır. Bu değerleri görür ve çalışmaya devam ederse yanar. İkincisi motor bu değerleri aşar ise anında yanar...
O halde ben peek değerlere göre bu motor bir iş yaptıramayacağıma göre normal şarlar altındaki değerleri tespit etmeliyim. Bunun için sadece
Continuous Force (Fc) : 8 N
değeri verilmiş...
1. Oransal Yöntem:
Peek Tork 33N
Normal Tork 8N ise 33/8=4,125 oranı hesaplanır. Peek durumundaki tüketim 137watt idi oranlayalım. 137/4,125=~33Watt hesaplanır. Bu motorun sürekli çekeceği güç en fazla 33w olabilir.
Akım ise P=V x I den, I = P/V=33/24,3=~1.35A Hesaplanır.
2. Force Constant değeri, Newton cinsinden üretilen kuvvet ile motor akımı arasındaki oranı verir. Force Constant değeri ile peak ve normal motor akımlarını hesaplayalım;
Force Constant : 5,87 N/A
| Peak Motor Akımı N = 33 N Peak Tork (teknik özelliklerden) 5,87 = N / A (teknik özelliklerden) 5,87 = 33 / A A = 33 / 5,87 A = 5,62 değeri hesaplanır | | Continuous Motor Akımı N = 8 N Tork (teknik özelliklerden) 5,87 = N / A (teknik özelliklerden) 5,87 = 8/ A A = 8 / 5,87 A = 1,36 değeri hesaplanır |
Power @ Fc değeri; 24,3 besleme voltajı ile Continuous Motor Akımı 1,36 A çarpılarak hesaplanır.
Power @ Fc= 24,3 x 1,36 = ~33Watt
Force Constant sabiti herhangi bir akım değeri için motordan aldığımız kuvveti hesaplamamızı sağlıyor. Peek ve Continuous motor akımlarını hesapladığımızda oransal yöntemi ile yaptığımız hesabı da doğrulamış olduk.
Back EMF Constant değeri, Back EMF voltajı ile motor ilerleme/dönüş hızı arasındaki oranı verir. Back EMF voltajı motor sargısı uçlarında bir voltaj düşümü yaratır. Motor Voltajı ve Back_EMF Voltajı nın toplamı besleme voltajını verir. Back EMF Constant değeri ile ilk hareket anında ve hız 2m/s iken çekilen motor akımlarını hesaplayalım;
Hız = 0 Back EMF Volt = 0 x 5,87 = 0 Volt Hesaplanır.5,87 = Back EMF Volt / Hız Back EMF Volt = Hız x 5,87 Motor_V = (Bes_V) - (Back EMF_Volt)Motor_V = 24,3 - 0 = 24,3 Volt Hesaplanır. Sargı direnci bilindiği için motor akımı Ohm kanunu ile hesaplanır. R =4,33 Ohm (tablodan) I = V/R I = 24,3 / 4,33 = ~5,62A Kalkış Akımı Hesaplanır (Peak değer) | | Hız = 2m/sn Back EMF Volt = 2 x 5,87 = 11,74 Volt Hesaplanır.5,87 = Back EMF Volt / Hız Back EMF Volt = Hız x 5,87 Motor_V = (Bes_V) - (Back EMF_Volt)Motor_V = 24,3 - 11,74 = 12,56 Volt Hesaplanır. R =4,33 Ohm (tablodan) I = V/R I = 12,56 / 4,33 = ~2,9A Hesaplanır . |
Motorun Continuous akımı (I @ Fc = 1,36A Force Constant değeri ile hesaplamıştık)
bilindiğine göre bu durumdaki ilerleme hızını hesaplayalım;
V = I x R = 1,36 x 4,33 = ~5,9 Volt sargı voltajı bulunur.
Back EMF Volt = 24,3 - 5,9 = 18,4 Volt hesaplanır.
5,87 = Back EMF Volt / Hız olduğuna göre,
Hız = Back EMF Volt / 5,87 = 18,4 / 5,87
Hız = ~3,1 m/saniye olarak hesaplanır.
Actuator Constant değeri, Newton cinsinden üretilen kuvvet ile Watt cinsinden harcanan ısı arasındaki oranı verir. 8N için harcanan ısıyı hesaplayalım;
Actuator Constant 2,83 = N / √W
2,83 = 8 / √W
√W = 8 / 2,83 = ~2,82
(√W)² = 2,82²
W = 2,82² =
W = ~7,95 watt ısı üretildiği hesaplanır.
Max Winding Tempdeğeri motor sargılarının dayanabileceği en yüksek sıcaklığı ifade eder. Bu sıcaklık değeri aşılırsa motor sargıları üzerindeki izolasyon malzemesi eriyerek kısa devreye neden olur.
Max Winding Temp = 150 °C (tablodan)
Thermal Resistance değeri, sargı sıcaklığı artışı ile watt cinsinden üretilen ısı arasındaki oranı verir. 8N için Actuator Constant oranı ile 7,95 watt ısı üretildiği hesaplamıştık. Bu enerjinin motor sıcaklığına etkisini hesaplayalım;
Thermal Resistance15,5 = °C / W (ısı olarak)
15,5 = °C / 7,95
°C = 15,5 x 7,95
°C = ~123 değeri hesaplanır.
Bu değere ortam sıcaklığı (25°C alınmıştır) eklenerek sargı sıcaklığı hesaplanır.
Sargı sıcaklığı = 123 + 25 = 148°C
Continuous Tork değeri olan 8 N ile sargıların 148°C ye ulaştığını hesapladık. Bu değerin yaklaşık olarak izin verilen en yüksek çalışma sıcaklığı (150°C) olduğu görülmektedir. 8 - 33 N arasındaki kuvvetler süreklilik arz edememesinin sebebi; 8 N dan fazla kuvvet üretildiği zaman sargı sıcaklığı 150°C nin üzerine çıkacak ve kısa bir süre sonra sargılar yanacaktır. 8 N değeri ne kadar çok aşılırsa sargıların dayanım süresi kısalır. 33N daki dayanım Peak (anlık) olarak belirlenmiştir. 33N üzerinde ise anlık dayanım bile olamadan sargılar yanacaktır.
Electrical Time Constant (Elektriksel zaman sabiti), motor voltajında değişiklik olduğunda, akımın nihai değerinin% 63,21'ine ulaşması için geçen süredir. Motorun yanıt verme süresi olarak ta düşünülebilir. İlerleme Hızı uygulanan akımla ilişkili olduğundan, akım değişimi boyunca hızda değişecektir. Hesaplanan İvmelenme süreleri time constant değeri kadar artar. TC(Time constant) değerinin ivmelenme süresini uzatmaması isteniyorsa TC değeri arzu edilen süreden çıkartılarak hesap yapılmalıdır. TC değerinin altındaki ivmelenmeler ise mümkün olamamaktadır. Örn. TC=2ms olsun. Gerekli hız için 5ms süre isteniyor ve buna göre tork hesabı yapılmışsa, toplam hızlanma 7ms sürecektir. Gerçekte 5ms de ivmelenmenin bitmesi isteniyorsa, 5ms-2ms = 3ms için tork hesabı yapılmalıdır. Motor yönünün değişmesi durumunda TC değeri iki katına çıkar. Kullanılan motor için TC değeri 0,33 ms dir.
