Moteur 12 V ou 24 V CC ? Exploration de l'impact de la tension sur les performances du moteur ?

Quelle est la tension d'un moteur à courant continu ?

Comment comparer un moteur CC 12 V et 24 V ? Tout d'abord, il faut savoir que la tension du moteur correspond à la différence de potentiel de l'alimentation. Également appelée tension de fonctionnement ou tension d'alimentation, elle est le principal facteur d'entraînement du rotor dans la plage de tension nominale du moteur.

En général, la tension nominale d'un moteur correspond à la plage de tension d'alimentation spécifiée lors de sa conception. Le moteur peut fonctionner normalement et fournir sa puissance nominale dans cette plage. Un dépassement de cette plage entraîne une surcharge. Un fonctionnement prolongé en surcharge entraîne une surchauffe du moteur et endommage sa bobine.

Tension nominale du moteur à courant continu

Conception de tension : DONCEN calculera la plage de tension nominale lors de la conception moteurs à courant continuLa conception de la tension nominale doit tenir compte de la puissance nominale du moteur, de sa vitesse nominale et de la résistance thermique du fil émaillé. Par ailleurs, une utilisation en surcharge de courte durée doit également être prise en compte lors de la conception.

Test de plage de tension : Selon les paramètres de conception du moteur, le test de charge du moteur peut aider à confirmer la plage de tension nominale du moteur.

Moteur 12 V ou 24 V CC ? Quel est l'impact de la tension sur les performances du moteur ?

Hypothèses de base

• Courant nominal à 12 V : 1A
• Couple nominal à 12 V : 2 mN·m
• Vitesse nominale à 12 V : 3000 tr/min
• Tension à 12V : 12V

La vitesse est proportionnelle à la tension :

$$
N \propto V
$$
Ainsi:
$$
N_{24V} = 2 \fois N_{12V}
$$

Le couple est proportionnel au courant :

$$
T \propto I
$$
Étant donné que la charge reste inchangée :
$$
I_{24V} = I_{12V}
$$

Calcul de puissance :

$$
P = T \fois \oméga
$$
où:
$$
\oméga = \frac{2\pi N}{60}
$$

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Paramètres calculés

Calcul de la puissance nominale

À 12 V :

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

À 24 V :

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

Ainsi, la puissance double lorsque la tension augmente depuis 12V à 24V.

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Tableau de comparaison final

Paramètre	12V	24 V	Changement
Tension nominale	12V	24 V	2×
Vitesse nominale	3000 tr/min	6000 tr/min	2×
Courant nominal	1A	1A	Aucun changement
Couple nominal	2 mN·m	2 mN·m	Aucun changement
Puissance nominale	0,628 W	2,512 W	4×

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Conclusions

• Doubles de vitesse nominale lorsque la tension augmente.
• Le courant nominal reste le même pour la même charge de couple.
• Le couple nominal reste inchangé parce que cela dépend du courant.
• La puissance nominale double à mesure que la vitesse augmente tandis que le couple reste constant.

Équations clés

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

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

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

$$
I_{24V} = I_{12V}
$$

Rapport de test PG36555 24 V vs 12 V

La tension couramment utilisée des micro-moteurs à courant continu est généralement de 12 V ou 24 V. Par conséquent, nous choisissons ces deux paramètres comme comparaison de tension.

Nous choisissons PG36555 24 V Régime nominal 6 000 Rapport de démultiplication 1:50,9 K Exemple de moteur. Nous allons effectuer un test moteur sous 12 V et 24 V pour un même moteur.

Voici le résultat :

Moteur PG36555 : analyse des performances réelles et théoriques

Les données de test du Moteur PG36555 à 12V et 24V montrent quelques écarts par rapport aux attentes théoriques. Voici un décomposition simple des différences et des raisons qui les sous-tendent.

Paramètre	12 V (mesuré)	24 V (mesuré)
Tension (V)	12V	24 V
Vitesse (tr/min)	45.4	103.5
Courant (A)	0,72 A	0,858 A
Puissance (W)	2,855 W	9,751 W
Couple (Nm)	0,6 Nm	0,9 Nm

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1. Mise à l'échelle de la vitesse (légèrement supérieure aux attentes)

• Théorie: La vitesse devrait double avec tension →

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

• Réel: Vitesse augmentée 2,28× au lieu de 2×

🔹 Pourquoi?
✅ Le couple de charge réduit permet une vitesse légèrement plus élevée.
✅ Chute de résistance d'armature inférieure à 24 V.

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2. Mise à l'échelle de la puissance (inférieure aux prévisions)

• Théorie: Le pouvoir devrait augmenter 4× →

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

• Réel: Puissance augmentée 3,42× au lieu de 4×

🔹 Pourquoi?
⚠️ Augmenté pertes de fer (courants de Foucault et hystérésis) à vitesse plus élevée.
⚠️ Plus haut pertes par frottement et par enroulement dans le moteur et la boîte de vitesses.

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3. Mise à l'échelle actuelle (légèrement supérieure aux prévisions)

• Théorie: Le courant devrait reste le même →

$$
I_{24V} = I_{12V}
$$

• Réel: Courant augmenté 1,19× au lieu de 1×

🔹 Pourquoi?
⚠️ Plus pertes de noyau à 24 V, un courant supplémentaire est nécessaire.
⚠️ Supplémentaire frottement et traînée d'air dans le système.

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4. Mise à l'échelle du couple (plus élevée que prévu)

• Théorie: Le couple doit reste le même →

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

• Réel: Couple augmenté 1,5× au lieu de 1×

🔹 Pourquoi?
✅ Une efficacité supérieure à 24 V signifie meilleure conversion puissance-couple.
✅ Un comportement de charge non linéaire peut exiger plus de couple à vitesse plus élevée.

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5. Amélioration de l'efficacité à 24 V

Tension	Efficacité du moteur
12V	33%
24 V	47%

🔹 Pourquoi?
✅ Moins perte de cuivre par rapport à la puissance totale à 24 V.
✅ Mieux rapport couple/courant.
⚠️ Mais les pertes en fer augmentent, limitant les gains d’efficacité.

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Conclusion : pourquoi les données réelles diffèrent-elles ?

Attente	Données réelles	Pourquoi la différence ?
Vitesse 2×2×2×	2,28×	Couple de charge réduit, chute IRIRIR plus faible.
Pouvoir 4×4×4×	3,42×	Fer, frottement, pertes par vent.
Actuel 1×1×1×	1,19×	Pertes de noyau supplémentaires.
Couple 1×1×1×	1,5×	Meilleure efficacité, changement de charge possible.

Conclusion finale :

• Le fonctionnement en 24 V est plus efficace mais les pertes réelles réduisent les gains attendus.
• La vitesse et le couple sont meilleurs que prévu, mais la puissance et le courant sont limités par les pertes.

Article noté

Puissance du moteur : définition et calcul

Couple moteur : définition, comment calculer le couple moteur

Analyse du courant moteur : définitions et principes fondamentaux