Здравейте, хора, нека да преминем към темата, защото това е един от най-честите въпроси, които получавам от инженери, продуктови дизайнери и любители, които посещават нашата пощенска кутия или чат: „Какво е времето за стартиране на 12V двигател с висок въртящ момент?“ Управлявам магазин, който е специализиран в тези неща, така че съм отговарял на това сто пъти, но това не е универсален отговор – всъщност има много неща, които се случват под капака, които определят колко бързо ще започне да се върти моторът, когато завъртите ключа. Първо, нека разбием това, защото ако проектирате робот, автоматизирана врата или медицинско устройство, което се нуждае от точно време, предположението за времето за стартиране може да доведе до забавяне, задръствания или дори издухани части.
Нека започнем с основите: времето за стартиране тук е това, което наричаме „време до пълна номинална скорост“, нали? Не част от секундата, когато започне да потрепва - защото това потрепване е просто статично триене, а не действително смислено въртене. За 12V двигатели с висок въртящ момент това число почти никога не е фиксирана стойност за милисекунди; зависи от четири големи фактора: дизайна на двигателя, товара, който натиска, източника на енергия, който го захранва, и дори температурата на околната среда. Нека преминем през всеки един с реални примери от двигателите, които продаваме, защото това е най-важното.
Първо, основният дизайн на двигателя. Не всички 12V двигатели с висок въртящ момент са еднакви – имате щамповани постояннотокови двигатели, стъпкови двигатели, редукторни двигатели, дори версии с планетарни предавки, всички с различно поведение при стартиране. Вземете нашите най-продавани12V двигател с висок въртящ моментнапример – това е 22-милиметров двигател с редуктор с четка, изграден с метални зъбни колела, за да се справи с повече натоварване. Времето му за стартиране? При леко натоварване (да речем 0,1 Nm въртящ момент), той достига пълна скорост (около 150 RPM) за приблизително 20 до 30 милисекунди. Но го натиснете по-силно - натоварете го до 0,5 Nm, което е номиналното му непрекъснато натоварване - и това скача до 50 до 70 ms. защо Тъй като металните зъбни колела са по-тежки, така че им отнема малко повече време, за да се движат срещу собствената си инерция и натоварването.
Сравнете това с a24V мотор-редукторимаме на склад—серия със същия размер, просто работи на 24V вместо на 12V. Неговото стартиране е почти идентично в относително изражение, но по-високото напрежение означава, че доставя повече начален въртящ момент, така че при дадено натоварване е с няколко ms по-бързо от 12V модела. Чакай, но какво ще стане, ако се нуждаеш от още повече прецизност за движение стъпка по стъпка? Там е нашиятЕлектрически 22 мм стъпков/стъпков DC двигател с редукторидва. Степерите имат това уникално предимство да се движат с фиксирани, малки стъпки, така че времето им за стартиране не зависи само от скоростта на удряне – става дума за точното удряне на първата стъпка. За този двигател времето за стартиране до първата пълна стъпка е около 15 ms и той нараства до пълна скорост над 40 ms, тъй като вие синхронизирате електрически импулси с механично движение, няма място за приплъзване.
Друг голям: натоварване. Нека бъдем реални, двигател, който стои на маса без товар, ще стартира много по-бързо от този, който дърпа 10 кг врата или движи роботизирана ръка. Ако използвате aDC метален редуктор(друга опция от 12 V, която имаме) за резе на врата, което трябва да се движи само на 2 см, леко натоварване, стартирането е ~25 ms. Но ако използвате същия двигател за порта, която е 20 кг, натоварването при стартиране се увеличава - тогава ще видите 100+ ms, преди дори да започне да се движи правилно. Това е така, защото стартовият въртящ момент (въртящият момент, необходим за прекъсване на статичното триене и завъртане на зъбните колела) е много по-висок от работния въртящ момент, така че моторът трябва да работи допълнително, за да преодолее това първоначално триене, преди да може да ускори.
След това е източникът на енергия. Ако захранвате вашия 12V мотор с малка 9V батерия, която се повишава до 12V? Не очаквайте бързо стартиране - ниското напрежение означава нисък ток, което означава нисък въртящ момент, така че моторът ще пълзи напред, може би ще му трябват 200 ms, за да започне да се движи. Но ако използвате подходяща 12V LiPo батерия или регулирано захранване, което може да достави достатъчно пусков ток? Тогава получавате онези бързи числа от 20-70 ms. Пусковият ток е ключов тук – двигателите черпят допълнителен ток при стартиране (това е пикът на преходния ток), за да изградят магнитна сила, и ако вашето захранване не може да се справи с този пик, напрежението пада, забавяйки стартирането.
Температурата на околната среда също е дива карта, особено за тези малки 12V мотори. Тествахме партида от нашите 12 V двигатели с висок въртящ момент при 0°C срещу 25°C—при температури на замръзване смазката на предавките става по-дебела, така че статичното триене е по-високо, времето за стартиране скача с 15-20 ms. При 40°C смазката е по-рядка, стартирането е малко по-бързо, може би с 5 ms по-малко от стайната температура. Това е нещо, което трябва да запомните, ако вашият проект е на открито през зимата или в горещо индустриално пространство.
Сега нека поговорим за често срещаните грешки, които хората правят, когато задават този въпрос. Много нови дизайнери виждат „типично време за стартиране“ онлайн и го използват за всяко приложение, но това не е правилно. Ако изграждате роботизирана ръка, която трябва да вземе предмет от 5 kg, времето за стартиране от 20 ms може да не е достатъчно – имате нужда от въртящ момент, за да накарате този товар да се движи бързо, и времето за стартиране ще бъде по-дълго. Имахме клиент преди няколко месеца, който използваше евтин немарков 12V двигател за конвейерна лента, смяташе, че времето за стартиране е 30 ms, но когато добавиха своя 15-килограмов ремък, това отне 180 ms, което доведе до блокиране на производствената им линия. Те преминаха към нашите12V двигател с висок въртящ моментсъс същото натоварване получи 70 ms стартиране и задръстванията спряха.
Чакай, нека уточним спецификациите, за да не се налага да гадаеш. За нашата стандартна 22-милиметрова серия 12V мотор-редуктор с четка (този, към който има връзка по-горе), ние публикуваме пълни данни от теста: при номинално натоварване (0,5 Nm), пусковият въртящ момент е 1,2 Nm, времето до пълна скорост е 50-70 ms. Ако отидете с нашите22 мм полиран DC мотор-редуктор(една и съща линия, различно предавателно отношение), двигател с по-високо съотношение (който дава повече въртящ момент, по-ниска максимална скорост) всъщност ще има по-дълго време за стартиране - защото предавките са по-големи, повече инерция. Двигател с по-ниско съотношение (по-бърза максимална скорост, по-малък въртящ момент) ще има по-кратко време за стартиране, около 30-50 ms при същото натоварване. Това е ключов компромис: въртящ момент срещу стартова скорост.
Друго нещо: време за стартиране срещу време за реакция. Понякога хората ги смесват. Времето за реакция е колко бързо двигателят реагира на сигнал (като импулс от контролер), докато времето за стартиране е колко време е необходимо за достигане на работна скорост след тази първоначална реакция. За стъпковите двигатели времето за реакция е супер бързо, защото изпращате прецизни импулси, но ако ускорите твърде бързо след определен праг, моторът може да пропусне стъпки, което обърква нещата. Така че въпреки че 12V стъпковият двигател има 15 ms стартиране на стъпки, може да се наложи да добавите малко време за нарастване, за да избегнете загуба на стъпки, което прави общото време за движение малко по-дълго – нещо, което винаги споменаваме на клиентите, когато питат за времето за високопрецизни задачи.
Нека да разгледаме и кога „бързото време за стартиране“ има значение. Ако създавате ключалка на врата, която трябва да се задейства за под 100 ms, за да се почувства отзивчива, стандартният двигател ще работи. Но ако създавате изстрелвач на снаряди или роботизирана ръка, която трябва да хване нещо и да се движи за милисекунди, трябва да погледнете безчеткови двигатели с висок въртящ момент, а не четки, защото безчетковите имат още по-ниска инерция и по-бързо стартиране (имаме и такива, но това е друга публикация). За повечето малки до средни проекти за автоматизация, 12V двигатели с висок въртящ момент, които предлагаме, са перфектни и времето им за стартиране попада точно в този диапазон от 20-100 ms в зависимост от натоварването.
Чакай, разбирам – когато си в средата на дизайна, просто искаш номер да включиш в кода или в CAD модела си. Но не можете да получите това, без да знаете товара и захранването. Виждали сме клиенти да усложняват това, като се опитват да получат едно число от милисекунди, но това не е начинът, по който работят истинските двигатели. Най-добрият начин е да вземете точния си товар, да проверите спецификациите на двигателя, който разглеждате, и да използвате тестовите данни от реномиран доставчик (а не произволни прегледи на Amazon). Например нашата12V двигател с висок въртящ моментВ спецификационния лист има данни за времето за стартиране за натоварвания от 0,1, 0,3 и 0,5 Nm, така че можете да изберете числото, което отговаря на вашия проект.
Също така не забравяйте за пусковия ток, който влияе на времето за стартиране. Ако вашият двигател стартира под товар, пусковият ток може да бъде 5-10 пъти по-голям от номиналния ток, така че вашето захранване трябва да се справи с това. Ако използвате захранване, което е твърде малко, напрежението ще падне, което забавя стартирането. Имахме клиент, който тества мотор за медицинска помпа, използвахме 1A захранване и стартирането беше 120 ms—превключихме на 5A захранване, стартирането спадна до 60 ms, което беше точно това, което техният дизайн изискваше. Това е малка промяна, която прави огромна разлика и е нещо, което повечето любители и дори някои инженери пренебрегват.
Сега нека завършим това с полезни неща. Ако проучвате 12 V двигател с висок въртящ момент за вашия проект, ето какво да направите: 1) Разберете необходимия въртящ момент на натоварване и пусков въртящ момент, 2) Съпоставете го с двигател с правилното предавателно отношение (по-високо съотношение = повече въртящ момент, по-бавно стартиране; по-ниско съотношение = по-малко въртящ момент, по-бързо стартиране), 3) Уверете се, че вашето захранване може да достави пусковия ток, от който двигателят се нуждае при стартиране. И ако не сте сигурни кой мотор пасва, просто се свържете – ние правим това от години и през цялото време помагаме на хората да изберат правилния двигател за техните нужди от време, без жаргон, без натиск.
Независимо дали създавате малък робот за състезание, автоматизиран конвейер за склад или персонализирано медицинско устройство, знанието за времето за стартиране на вашия 12V двигател с висок въртящ момент е от решаващо значение за безпроблемната работа на вашия проект. Числото не е фиксирано, но с правилните спецификации и правилната настройка на захранването можете да определите времето, от което се нуждаете. Ако искате да разгледате нашата пълна гама мотор-редуктори—от нашия12V двигател с висок въртящ моменткъм нашите24V мотор-редуктор, стъпкови двигатели катоЕлектрически 22 мм стъпков/стъпков DC двигател с редуктор, мотори с четка като22 мм полиран DC мотор-редуктор, или опции с общо предназначение катоDC метален редуктор— имаме данни за всички тях и сме тук, за да ви помогнем да изберете правилния за вашите нужди от време за стартиране.
препратки:
- Спецификации и стандарти за промишлени двигатели, Национална асоциация на производителите на електротехника (NEMA), 2022 г.
- Анализ на времето за стартиране на малък DC двигател, доклад за приложението на Texas Instruments, SLVA872, 2021 г.
- Топлинни и товарни ефекти върху производителността на електродвигателя, стандарт 60034-2 на Международната електротехническа комисия (IEC), 2020 г.
- Изчисления на пусковия ток на редукторния двигател и стартовия въртящ момент, Техническа бележка за управление на движението, 2023 г.
