Torque de retención (Stall)
Es el torque que normalmente encontramos en un motor respecto de su fuerza y esto significa cual es la fuerza máxima que el motor hace antes de parar o de llegar a velocidad cero RPM, sin embargo tienes que tener en cuenta que algunos motores no soportan llegar a el torque de retención porque pueden dañarse debido a la gran corriente que empieza a circular por él, así que no es recomendable trabajar un motor en torque de retención. Lo ideal es ver la curva de funcionamiento del motor para trabajar en torque continuo o en máxima eficiencia, así que usa este parámetro solo para referencia, por ejemplo si requieres un torque continuo de 1kg*cm piensa en un motor con un torque de retención cercano a los 5kg*cm (cerca al 20% )
Torque continuo
Este dato no siempre lo proveen los fabricantes y normalmente sólo se encuentra en motores que han sido sometidos a pruebas de rendimiento y hace referencia al torque con que puede trabajar el motor de manera continua sin que sufra daños, en los motores genéricos o cuando el fabricante no provee este dato podemos empezar a trabajar en un 20% y ver que el consumo de corriente en Stall este también en un 20 a 25% y que el motor no sufra sobre calentamiento, si tienes las curvas de motor puedes revisarlas y ver qué rango de torque puedes trabajar de forma segura.
Torque en máxima eficiencia
Este es el torque ideal en que debería trabajar el motor y es donde tenemos la mejore relación consumo/fuerza, este torque está varias veces debajo del torque de retención, pero son las mejores condiciones de trabajo para el motor, ya que entre más se aleje de este punto el motor se va a calentar más y puede llegar a sobre calentamiento necesitando un sistema de enfriamiento externa como por ejemplo un ventilador. Ten en cuenta que este dato normalmente solo lo encuentras cuando el fabricante tiene las curvas de funcionamiento del motor,
Corriente en Retención
Esta dato es importante en el momento de seleccionar el driver del motor, tu driver debería ser capaz de manejar por lo menos en corrientes pico esta corriente en estado de retención del motor, la corriente en condiciones normales en el funcionamiento de un motor DC con escobillas será cercana al 20% de la corriente en retención
Ejemplo de selección de un motor DC
Vas a diseñar un robot con los siguientes requerimientos
- Carga (que podría ser el roce estático debido al peso a transportar): 1Kg
- Ruedas con un diámetro de 10cm
- Velocidad deseada: 1 m/s
- Cantidad de motores: 2
1 Calculo del torque:
Para calcular el torque instantáneo usa la formula
Torque= Fuerza x Distancia en nuestro caso Torque= 1Kg x 5cm = 5kg*cm
como vamos a usar 2 motores, dividimos este torque en dos teniendo 2.5kg*cm de torque constante o a máxima eficiencia
2 Calculo de velocidad:
Para calcular la velocidad en una rueda calcula la distancia que recorre la rueda en una vuelta usando la formula
Perímetro = 2 * Pi* radio en nuestro caso Perímetro = 2 x Pi * 5cm = 31.4cm
En este caso el perímetro es igual a la distancia que recorre una rueda al dar una vuelta, ahora la velocidad es igual
Velocidad= Distancia/tiempo
En motores tenemos la velocidad dada en RPM (Revoluciones Por Minuto) y la velocidad que nos piden es 1m/s, por tanto convertimos esta velocidad a RPM
1 minuto = 60Seg dividimos en 60 en ambos lados obteniendo a 1Seg = 1 minuto/60, y reemplazamos los segundo de la velocidad por 1 minuto/60
velocidad = 1m/(1minuto/60) = 60m/minuto esta es la velocidad requerida recorrer 60 metros en un minuto y si nuestra rueda se desplaza 31.4cm en un giro, calculamos cuantas vueltas tiene que dar para recorrer 60 metros, para ello llevamos los 31.4cm a metros y dividimos
60m/ 0.314m = 191
Por tanto requerimos dar 191 vueltas por minuto que es lo mismo 191RPM
Ya tenemos los dos datos claves Torque constante de 2.5kg y Velocidad de 192RPM, ahora buscamos motores que tenga estas características siempre tratando de por lo menos estar un 10% sobre los datos estimados
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