Уважаемые, научите как определить константу двигателя по данным из datasheet.  BCI6355B00_615516.pdf ( 77.66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 594
Двигатель 24V. Есть потребность косвенно оценить скорость вращения двигателя, т.к. никаких датчиков больше нет. Формула n=(U-I*R)/(Ф*С), U - напряжение подаваемое на двигатель, I - ток двигателя, R- сопротивления якоря двигателя, C-константа двигателя, Ф - магнитный поток. k=Ф*С надо определить k. R = 24/40= 0.6 Om (40А - пусковой ток). Тогда k = (24-4.9*0.6)/(3300/60)= 0.382 4.9А - номинальный ток, 3300 - номинальное кол-во оборотов в минуту. Или k = (24-0.5*0.6)/(3600/60)= 0.395 0.5 - ток свободно вращающегося двигателя, 3600 - кол-во оборотов свободно вращающегося двигателя. Можно так оценить k или я ошибаюсь в расчетах?

Не очень копенгаген я в теории, но грубо оценить можно.
Когда-то возился с двигателем в режиме генератора. Испытывалось два одинаковых двигателя с соединенными валами. Генератор нагружался фиксированым током.

Если сохранится нагрузочный момент, то скорость двигателя с независимым возбуждением практически линейно зависит от напряжения. С загибом в районе 1-3 вольт - напряжение трогания.
Брать холостой ход, наверное, не следует. При нем вентиляторные потери (на перемешивание воздуха внутри двигателя да и подшипники) относительно велики.
После обработки результатов эксперимента получилась почти идеальная прямая с наложением небольшой квадратичной составляющей от вентиляторных потерь. Т.е. искомая константа - (оборотов на вольт) несколько нелинейна. Что-то 15-20% отклонения в конце шкалы (реальная скорость меньше чем ожидаемая) .
Посему, берите пока 3300 оборотов при 24 вольтах и принимайте что-то около 130-140 оборотов в мин. на вольт.

Если при постоянном напряжении на двигателе будет меняться момент(нагрузка), будет меняться и кол-во оборотов. Из практики/опыта: такой метод оценки скорости вращения какую дает погрешность? До какого-то значения скорости будет 0% погрешность, а свыше этого значения 15-20%. Я правильно понимаю? Из вашего опыта на какой скорости начиналось расхождение ожидаемой и получаемой?

Да, от нагрузочного момента скорость меняться будет. Характеристика получалась при постоянном токе нагрузки.
Выглядит она вроде прямой линии а на нее наложена (вычтена) парабола. Кончик этой параболы опускает прямую на вот те 15-20% в конце графика, на предельной скорости. Это вклад подшипников и затрат на перемешивание воздуха внутри двигателя. Понятно, что с ростом скорости аэродинамические потери будут выше. Кроме того, они нелинейны, растут квадратично, как минимум. Вообще-то теория газовой турбины говорит, что даже кубично, но ввиду относительно малого вклада этой компоненты четко увидеть на графике это не удалось.
Наверное и потери в подшипниках как-то нелинейно меняются от скорости, тут я уверенно не знаю.
Расхождение (нелинейность) есть всегда, это просто два графика наложенные друг на друга. Если Вы построите его от 0 до 500 оборотов, то увидите эту нелинейность. Если построите от 0 до 5000 оборотов, то тоже увидите, просто растянутое на другой масштаб.

Скорость вращения можно определять по частоте пульсаций эдс, поскольку двигатель коллекторный.

Применительно к моей задаче измерять частоту пульсаций ЭДС возможности( без переделки схемотехники) нет. Схемотехника такая: шунт(резистор 0.05Ом)=>неинвертирующий усилитель(Ку=10)=>интегратор=>вход АЦП AT90S8535.

Это очень непросто практически, особенно в широких пределах изменения оборотов.

Зависит от задачи, двигателя, пределов оборотов, схемотехники, алгоритмики, но решаемо.




Топик-стартеры, как правило и как партизаны, до последнего скрывают основную задачу, что усложняет ответы, но расширяет диапазон догадок

И в мыслях не было. Основной вопрос был о правильности подхода к расчету коэфф. k, т.к. в теории много написано, а открываешь даташит: а там нет k. Из опыта других хочется узнать: можно ли оценить скорость двигателя по значению тока проходящего через него и с какой погрешностью?

В даташите для вашего двигателя приведена механическая хар-ка.
Да, там нет разброса по параметрам, но "понять" ее жесткость вполне можно.

P.S.
Параметры даже конкретного движка плавают и нелинейны.
Нагрузили моментом - пошло тепло, параметры обмотки изменились и хар-ка - тоже.
Вы хотите создать виртуальную модель и прогнозировать? Так это дороже встанет, чем примитивный датчик скорости вращения.
Хотя и если есть лишняя вычислительная мощность - то все возможно.

Тахометром нужно измерить обороты в зависимости от напряжения и нагрузки и составить таблицу, коли нет датчиков и т .п.

Вроде это должно быть очевидным ТС-ру?
Или не?

Это решаемо в принципе, да. Я недавно решал такую задачу. Казалось всё несложно: ФНЧ, усилитель с АРУ, ещё ПФ, компаратор с настраиваемыми порогами, счётчики, медианный фильтр, но... Так и не срослось. Если обороты меняются хотя бы на порядок, да вращение может реверсироваться, даже для конкретного мотора решение получается очень ненадёжное. Применять такое с незнакомым мотором - просто никак.

Конечно, в планах было проведение серии экспериментов по протоколированию параметров двигателя. Хотелось заручиться теоритической поддержкой (в плане формул), чтобы сопостовлять величины значений полученные экспериментальным путем.

Давайте разберемся:

1.Поскольку есть график механической хар-ки, то используем его.
После оцифровки получаем мех. хар-ку
n = a + b*M, [1/min]
a = 3569 - скорость хх
b = -0.917 [1/min / mN*m]

Приведем скорость к [rad/s] и момент к [N*m]:

w = c + d*M, [rad/s]
c = 373.7, [rad/s]
d = -96.03, [rad/s / N*m]

Таким образом имеем:
- скорость хх Wo = 373.7(3569);
- коэффициент передачи по моменту: -96.03(-0.917)

При номинальном моменте (токе), скорость Wn = 347.8(3321).
Падение скорости dW = 25.9 [rad/s]

В паспортных данных скорость хх: Wo = 3600,
а, при номинальной нагрузке: Wn = 3300, что отличается от расчетных значений по графику.
Погрешность в пределах 1%.
Верим графику. Аналогичные расчеты можно проделать по значениям из таблицы.

2. Уравнение статической хар-ки двигателя

W = Wo - dW

Wo = U/Ce*Ф
dW = Ra*Ia/Ce*Ф

Ce*Ф = U/Wo = 24/373.7 = 0.0642 [V/rad/s]

Коэффициент передачи двигателя при якорном управлении
Ke = 1/Ce*Ф = 15.57 [rad/s / V]

Сопротивление якорной цепи:
Ra = dW*Ce*Ф/Ia = 25.9*0.0642/4.9 = 0.34 [Ohm]

В принятой системе единиц: Ce*Ф = Cm*Ф

Коэффициент передачи двигателя по возмущению моментом
Km = dW/dM = 25.9/0.27 = 96 [rad/s / N*m ], что естественно совпадает с коэф-том d в уравнении мех. хар-ки.

3. Константа момента Kt (torque const)
По графику I(M) после оцифровки определяем линейное регрессионное ур-ние:
I = a + b*M
a = 0.2345, [A] - ток холостого хода ( не совпадает с паспортными данными Iidle = 0.5 [A] )
b = 17.68, [A/N*m]

Kt = dM/dI = 1/b = 0.05656 [N*m/A]

Момент хх: Midle = a*Kt = 0.01326 [N*m]
В процентах: 100*(0.01326/0.27) = 3.6%,
что вполне согласуется с порядком потерь для двигателей такой мощности.

P.S.
1. В общем случае, пусковой ток Ist < Ish = U/Ra - тока короткого замыкания.
Поэтому считать сопротивление я.ц. через пусковой ток - неверно.
Пусковой ток меньше тока кз, т.к. является динамическим, а не статическим параметром.
Ограничивается он соотношением сопротивления и индуктивности якорной цепи ( эл.магн. постоянной) и электро.мех.постоянной.

2. На графиках данного движка, если они экспериментальные, а не примитивно теоретические, очевидно, что вентилляторный эффект отсутствует, но заметен статический момент сопротивления ( трения ).

3. Ответственные производители электрических машин приводят более подробные ТТХ, включая все необходимые константы, в т.ч. - тепловую.



+ управляемый ПФ на переключаемых кондерах сильно облегчает задачу. Если делать в аналоге. Микросхемы - есть.
В общем-то, я согласен, что задача в общем случае плохо решаема, но для конкретных условий - вполне одолеваема.