Motor 12V ou 24V DC? Explorando o Impacto da Voltagem no Desempenho do Motor?

Qual é a voltagem do motor CC?

Como comparar o motor 12V vs 24V DC? Primeiro, temos que saber que a voltagem do motor se refere à diferença de potencial da entrada de energia. Também conhecida como voltagem de trabalho ou voltagem da fonte de alimentação. Dentro da faixa de voltagem nominal do motor, a voltagem é o principal fator usado para acionar o rotor do motor elétrico para girar.

Em geral, a tensão nominal do motor se refere à faixa de tensão de alimentação especificada quando o motor é projetado, e o motor pode operar normalmente e produzir potência nominal dentro dessa faixa de tensão. Se a faixa de tensão nominal for excedida, o motor ficará sobrecarregado. A operação de sobrecarga de longo prazo fará com que o motor superaqueça e danifique a bobina dentro do motor.

Tensão nominal do motor CC

Projeto de Voltagem: A DONCEN calculará a faixa de tensão nominal ao projetar Motores DC. O projeto da tensão nominal precisa considerar a potência nominal do motor, a velocidade nominal e o nível de resistência ao calor do fio esmaltado. Ao mesmo tempo, o uso de sobrecarga de curto prazo também deve ser considerado dentro do escopo do projeto.

Teste de Faixa de Voltagem: De acordo com os parâmetros de projeto do motor, o teste de carga do motor pode ajudar a confirmar a faixa de tensão nominal do motor.

Motor 12V ou 24V DC? Qual é o impacto da Voltagem no Desempenho do Motor?

Suposições básicas

• Corrente nominal a 12 V: 1A
• Torque nominal a 12 V: 2mN·m
• Velocidade nominal a 12 V: 3000 RPM
• Tensão em 12V: 12V

A velocidade é proporcional à voltagem:

$$
N \propto V
$$
Por isso:
$$
N_{24V} = 2 \vezes N_{12V}
$$

O torque é proporcional à corrente:

$$
T \propto I
$$
Como a carga permanece inalterada:
$$
Eu_{24V} = Eu_{12V}
$$

Cálculo de potência:

$$
P = T \vezes \omega
$$
onde:
$$
\omega = \frac{2\pi N}{60}
$$

---

Parâmetros calculados

Cálculo de potência nominal

A 12 V:

$$
P_{12V} = 0,002 \vezes \frac{2\pi \vezes 3000}{60}
$$
$$
P_{12V} = 0,002 \vezes 314,16 = 0,628W
$$

A 24 V:

$$
P_{24V} = 0,002 \vezes \frac{2\pi \vezes 6000}{60}
$$
$$
P_{24V} = 0,002 \vezes 628,32 = 2,512W
$$

Por isso, a potência dobra quando a voltagem aumenta de 12V a 24V.

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Tabela de comparação final

Parâmetro	12V	24V	Mudar
Tensão nominal	12V	24V	2×
Velocidade nominal	3000 RPM	6000 RPM	2×
Corrente nominal	1A	1A	Nenhuma mudança
Torque nominal	2mN·m	2mN·m	Nenhuma mudança
Potência nominal	0,628 W	2,512 W	4×

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Conclusões

• A velocidade nominal dobra quando a voltagem aumenta.
• A corrente nominal permanece a mesma para a mesma carga de torque.
• O torque nominal permanece inalterado porque depende da corrente.
• Potência nominal dobra à medida que a velocidade aumenta enquanto o torque permanece constante.

Equações-chave

$$
N_{24V} = 2 \vezes N_{12V}
$$

$$
P_{24V} = 2 \vezes P_{12V}
$$

$$
T_{24V} = T_{12V}
$$

$$
Eu_{24V} = Eu_{12V}
$$

Relatório de teste PG36555 24V vs 12V

A voltagem comumente usada em micromotores CC é geralmente 12 V ou 24 V. Portanto, escolhemos esses dois parâmetros como comparação de voltagem.

Nós escolhemos PG36555 24 V rpm nominal 6000 Relação de engrenagem 1:50.9K Motor como exemplo. Faremos teste de motor sob 12V e 24V para um mesmo motor.

Aqui está o resultado:

Motor PG36555: Análise de desempenho real vs. teórico

Os dados de teste do Motor PG36555 a 12V e 24V mostram alguns desvios das expectativas teóricas. Aqui está um análise simples das diferenças e das razões por trás delas.

Parâmetro	12V (medido)	24V (medido)
Voltagem (V)	12V	24V
Velocidade (RPM)	45.4	103.5
Atual (A)	0,72A	0,858A
Potência (W)	2,855 W	9.751 W
Torque (Nm)	0,6 Nm	0,9 Nm

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1. Escala de velocidade (ligeiramente maior que o esperado)

• Teoria: A velocidade deve dobro com voltagem →

$$
N_{24V} = 2 \vezes N_{12V}
$$

• Real: Velocidade aumentada 2,28× em vez de 2×

🔹 Por que?
✅ O torque de carga reduzido permitiu uma velocidade ligeiramente maior.
✅ Menor queda de resistência da armadura em 24 V.

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2. Escala de potência (menor que o esperado)

• Teoria: O poder deveria aumentar 4× →

$$
P_{24V} = 4 \vezes P_{12V}
$$

• Real: Potência aumentada 3,42× em vez de 4×

🔹 Por que?
⚠️ Aumentou perdas de ferro (correntes parasitas e histerese) em velocidades mais altas.
⚠️ Superior perdas por atrito e vento no motor e na caixa de engrenagens.

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3. Escala atual (ligeiramente maior que o esperado)

• Teoria: Atual deveria permanecer o mesmo →

$$
Eu_{24V} = Eu_{12V}
$$

• Real: Corrente aumentada 1,19× em vez de 1×

🔹 Por que?
⚠️ Mais perdas de núcleo a 24 V requerem corrente extra.
⚠️ Adicional atrito e arrasto do ar no sistema.

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4. Escala de torque (maior que o esperado)

• Teoria: O torque deve permanecer o mesmo →

$$
T_{24V} = T_{12V}
$$

• Real: Torque aumentado 1,5× em vez de 1×

🔹 Por que?
✅ Maior eficiência em 24 V significa melhor conversão de potência em torque.
✅ O comportamento de carga não linear pode exigir mais torque em velocidades mais altas.

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5. Melhoria da eficiência em 24 V

Tensão	Eficiência do motor
12V	33%
24V	47%

🔹 Por que?
✅ Menos perda de cobre em relação à potência total a 24 V.
✅ Melhor relação torque-corrente.
⚠️ Mas aumento das perdas de ferro, limitando os ganhos de eficiência.

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Conclusão: Por que os dados reais são diferentes?

Expectativa	Dados reais	Por que a diferença?
Velocidade 2×2×2×	2,28×	Torque de carga reduzido, menor queda de IRIRIR.
Poder 4×4×4×	3,42×	Perdas por ferro, atrito e vento.
Atual 1×1×1×	1,19×	Perdas extras no núcleo.
Torque 1×1×1×	1,5×	Melhor eficiência, possível alteração de carga.

Conclusão final:

• A operação de 24 V é mais eficiente mas perdas no mundo real reduzem os ganhos esperados.
• Velocidade e torque têm desempenho melhor do que o esperado, mas potência e corrente são limitadas por perdas.

Artigo classificado

Potência do motor: Definição e como calcular a potência do motor

Torque do motor: definição, como calcular o torque do motor

Análise de corrente do motor: definições e princípios fundamentais