Двигатель постоянного тока 12 В или 24 В? Изучение влияния напряжения на производительность двигателя?

Каково напряжение двигателя постоянного тока?

Как сравнить двигатель постоянного тока 12 В и 24 В? Во-первых, мы должны знать, что напряжение двигателя относится к разнице потенциалов входной мощности. Также известно как рабочее напряжение или напряжение питания. В пределах номинального диапазона напряжения двигателя напряжение является основным фактором, используемым для приведения ротора электродвигателя во вращение.

В общем, номинальное напряжение двигателя относится к диапазону напряжения питания, указанному при проектировании двигателя, и двигатель может нормально работать и выдавать номинальную мощность в пределах этого диапазона напряжения. Если диапазон номинального напряжения будет превышен, двигатель будет перегружен. Длительная работа с перегрузкой приведет к перегреву двигателя и повреждению катушки внутри двигателя.

Номинальное напряжение двигателя постоянного тока

Расчет напряжения: DONCEN рассчитает номинальный диапазон напряжения при проектировании Двигатели постоянного тока. При проектировании номинального напряжения необходимо учитывать номинальную мощность двигателя, номинальную скорость и уровень термостойкости эмалированного провода. В то же время при проектировании следует также учитывать кратковременное использование перегрузки.

Тест диапазона напряжения: В зависимости от конструктивных параметров двигателя, испытание двигателя под нагрузкой может помочь подтвердить диапазон номинального напряжения двигателя.

Двигатель постоянного тока 12 В или 24 В? Как влияет напряжение на производительность двигателя?

Основные предположения

• Номинальный ток при 12 В: 1А
• Номинальный крутящий момент при 12 В: 2мН·м
• Номинальная скорость при 12 В: 3000 об/мин
• Напряжение при 12 В: 12В

Скорость пропорциональна напряжению:

$$
N \propto V
$$
Таким образом:
$$
N_{24V} = 2 \times N_{12V}
$$

Крутящий момент пропорционален току:

$$
Т \пропто I
$$
Поскольку нагрузка остается неизменной:
$$
I_{24В} = I_{12В}
$$

Расчет мощности:

$$
P = T \times \omega
$$
где:
$$
\омега = \frac{2\пи N}{60}
$$

---

Рассчитанные параметры

Расчет номинальной мощности

При 12 В:

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

При 24 В:

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

Таким образом, мощность удваивается при увеличении напряжения от 12В - 24В.

---

Окончательная сравнительная таблица

Параметр	12В	24В	Изменять
Номинальное напряжение	12В	24В	2×
Номинальная скорость	3000 об/мин	6000 об/мин	2×
Номинальный ток	1А	1А	Никаких изменений.
Номинальный крутящий момент	2мН·м	2мН·м	Никаких изменений.
Номинальная мощность	0,628 Вт	2.512 Вт	4×

---

Выводы

• Номинальная скорость удваивается при повышении напряжения.
• Номинальный ток остается прежним для того же крутящего момента нагрузки.
• Номинальный крутящий момент остается неизменным потому что это зависит от тока.
• Номинальная мощность удваивается по мере увеличения скорости крутящий момент остается постоянным.

Ключевые уравнения

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

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

$$
Т_{24В} = Т_{12В}
$$

$$
I_{24В} = I_{12В}
$$

Отчет об испытаниях PG36555 24 В против 12 В

Обычно используемое напряжение микродвигателей постоянного тока составляет 12 В или 24 В. Поэтому мы выбираем эти два параметра для сравнения напряжений.

Мы выбираем PG36555 24 В Номинальная скорость вращения 6000 об/мин Передаточное отношение 1:50.9K Двигатель в качестве примера. Мы проведем испытание двигателя при 12 В и 24 В для одного и того же двигателя.

Вот результат:

Двигатель PG36555: анализ реальных и теоретических характеристик

Данные испытаний Двигатель PG36555 на 12 В и 24 В показывают некоторые отклонения от теоретических ожиданий. Вот простая разбивка различий и причин, их обусловливающих.

Параметр	12 В (измерено)	24 В (измерено)
Напряжение (В)	12В	24В
Скорость (об/мин)	45.4	103.5
Ток (А)	0,72А	0,858А
Мощность (Вт)	2.855 Вт	9.751 Вт
Крутящий момент (Нм)	0,6 Нм	0,9 Нм

---

1. Скорость масштабирования (немного выше ожидаемой)

• Теория: Скорость должна двойной с напряжением →

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

• Действительный: Скорость увеличилась 2,28× вместо 2×

🔹 Почему?
✅ Уменьшенный крутящий момент нагрузки позволил немного увеличить скорость.
✅ Меньшее падение сопротивления якоря при 24 В.

---

2. Масштабирование мощности (ниже ожидаемого)

• Теория: Власть должна увеличить в 4 раза →

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

• Действительный: Мощность увеличилась 3,42× вместо 4×

🔹 Почему?
⚠️ Увеличено потери железа (вихревые токи и гистерезис) на более высокой скорости.
⚠️ Выше потери на сопротивление воздуха и трение в двигателе и коробке передач.

---

3. Текущее масштабирование (немного выше ожидаемого)

• Теория: Текущий должен оставайся таким же →

$$
I_{24В} = I_{12В}
$$

• Действительный: Ток увеличился 1,19× вместо 1×

🔹 Почему?
⚠️ Больше потери в сердечнике при 24 В требуется дополнительный ток.
⚠️ Дополнительно трение и сопротивление воздуха в системе.

---

4. Масштабирование крутящего момента (выше ожидаемого)

• Теория: Крутящий момент должен оставайся таким же →

$$
Т_{24В} = Т_{12В}
$$

• Действительный: Крутящий момент увеличился 1,5× вместо 1×

🔹 Почему?
✅ Более высокая эффективность при 24 В означает лучшее преобразование мощности в крутящий момент.
✅ Нелинейное поведение нагрузки может требуют большего крутящего момента на более высокой скорости.

---

5. Повышение эффективности при 24 В

Напряжение	Эффективность двигателя
12В	33%
24В	47%

🔹 Почему?
✅ Меньше потери в меди относительно общей мощности при 24 В.
✅ Лучше отношение крутящего момента к току.
⚠️ Но увеличение потерь железа, ограничивая рост эффективности.

---

Заключение: почему реальные данные отличаются?

Ожидание	Реальные данные	В чем разница?
Скорость 2×2×2×	2.28×	Уменьшенный крутящий момент нагрузки, меньшее падение IRIRIR.
Власть 4×4×4×	3.42×	Железо, трение, потери на вентиляцию.
Текущий 1×1×1×	1.19×	Дополнительные потери в сердечнике.
Крутящий момент 1×1×1×	1,5×	Лучшая эффективность, возможно изменение нагрузки.

Заключительный вывод:

• Работа при напряжении 24 В более эффективна но реальные потери уменьшают ожидаемые выгоды.
• Скорость и крутящий момент превзошли ожидания, но мощность и ток ограничены потерями.

Рейтинг статьи

Мощность двигателя: определение и как рассчитать мощность двигателя

Крутящий момент двигателя: определение, как рассчитать крутящий момент двигателя

Анализ тока двигателя: определения и основные принципы