Поділитися
Як відомо, звичайний мультиметр не може нормально виміряти опір близько 1 ома і нижче. Таке опір мають вимірювальні шунти і ... обмотки двигунів. І не дивно. Довжина проводу однієї обмотки двигуна потужністю 260 Вт становить всього-лише 30 см.
Для тих, хто любить швидше ролик на 1 хв.
Що є сопотівленіе двигуна?
Особисто у мене відразу виникло це питання. Адже звідти стирчить 3-4 дроти (4-й середня точка зірки). Відповідь лежить на поверхні - це опір між будь-якими двома проводами (для 3х дротових). Зазвичай мотають 3 обмотки і з'єднують в загальному випадку або в зірку, або в трикутник. Насправді варіантів тьма тьмуща, але сенс один - опір обмоток, з'єднаних в трикутник менше, ніж Сполучені в зірку. Тому для них потрібно меншу напругу, а струм виходить вище. А ми пам'ятаємо, що момент пропорційний току. Щоб не перегрівати обмотки їх з'єднують в зірку, але при цьому падає потужність, тому підвищують напругу. Також, двигуни «із зіркою» в 1.73 рази крутяться повільніше ніж «з трикутником» при однаковій напрузі. Схему вибирають в будь якій потрібного моменту і необхідної швидкості обертання при заданій напрузі. Детальніше непогано розписано тут.
Як і чим вимірювати?
І тут нам знову допоможе закон Ома R = U / I. Залежно від діаметра дроту обмотки (яку, зазвичай, видно), можна прикинути максимальний струм і звідси визначити максимальну напругу джерела живлення. У моєму випадку є двигун з невідомими параметрами. На око, діаметр дроту 0.5 мм, тоді по табличці визначаємо зразкове опір R = 0,1 Ом на 1 м, а також тривало допустимий струм не більше Iдоп = 1А. В моторі 12 зубів, тобто по 4 зуба на обмотку. Можна дуже приблизно прикинути кількість витків і середній діаметр зуба щоб грубо обчислити довжину проводу. При з'єднанні в зірку на 2 обмотки в моєму моторі більше 1 м навряд-чи влізе, тому в першому наближенні буду орієнтуватися на величину опору 0,1 Ом.
Далі згадаємо про кратність пускового струму порядку K = 7 для змінного струму, а для постійного імпульсного можна цілком взяти K = 10 (це майже навмання, але з хорошим запасом - см. Список в кінці статті). Звідси робимо висновок, що при вимірюванні опору потрібно забезпечити короткочасний струм близько I = Iдоп * K = 1 * 10 = 10А. Це означає, що нам потрібно подати напругу U = I * R = 10 * 0,1 = 1В. Досить маленьке напруга при досить великому струмі. Вибір припав на пару залишилися в живих Ni-Cd акумуляторів від шуруповерта. Вони забезпечують великий струм розряду при номінальній напрузі 1.2В. Минулого разу я виміряв їх внутрішній опір і отримав 0.13 і 0.22 Ома відповідно. Решта 10 штук зовсім дохлі. Сполучені паралельно вони повинні дати близько I = U / (Re + R) = 1.2 / (0.13 * 0.22 / (0.13 + 0.22) + 0.1) = 6.6 А. Чи не забагато, але нічого могутніше під рукою не виявилося. Якщо під рукою немає відповідного джерела живлення можна спробувати підібрати струмообмежуючі резистор достатньої потужності щоб погасити на собі надлишки. Якщо є джерело 5В (наприклад, комп'ютерний БП зазвичай дає 12А і більше), то в моєму випадку буде потрібно шунт Rш = U / I - R = 5/10 - 0.1 = 0.4 Ом. Знайти такий опір буде не просто, тим більше що воно повинно бути потужністю 40W або хоча б на короткий час пропускати таку потужність. Можна подивитися в сторону ламп розжарювання ...
Ну а далі все просто. На короткий час підключаємо нашу батарею до будь-яких двох висновків двигуна. Швидко заміряємо напруга і струм. Ділимо одне на інше і отримуємо шуканий опір.
Перед вимірюванням гарненько накачав акумулятори. Батарея видала аж 20 мОм, мабуть трохи розгойдалися. А виміряний опір нашого піддослідного бесколлекторного двигуна 112 мОм виявилося дуже близьким до приблизних і побічно підтвердило припущення про з'єднання обмоток в зірку. Так що спосіб підрахунку кількості витків також працює, але тут немає гарантії, що намотування не проводилася джгутом з декількох проводів, та й при малому діаметрі і великий щільності намотування підрахувати кількість витків буває дуже важко.
Навіщо взагалі це треба?
Знати опір потрібно щоб виходячи з діаметра проводів обмоток визначити допустиму електричну потужність двигуна або якщо простіше, то яку максимальну напругу можна подати на двигун щоб він не перегрівся. У сучасних двигунах постійного струму все частіше застосовують неодимові магніти (привіт, електрокари). Відомі випадки побудови кулібіними вітрогенераторів потужністю до 5 кВт з використанням цих магнітів. Але є і недолік - при температурі вище 90 ° С він втрачає свої суперсвойства, тому контроль нагріву таких двигунів дуже важливий, а значить важливо знати опір обмоток.
Тут звичайно ще багато невідомих. Потрібно визначити максимальний струм дроти при імпульсному живленні. Є такі дані:
1А - 0.05мм, 3А - 0.11мм, 10А - 0.25мм, 15А - 0.33мм,
20А - 0.4мм, 30А - 0.52мм, 40А - 0.63мм, 50А - 0.73мм,
60А - 0.89мм, 70А - 0.92мм, 80А - 1.00мм, 90А - 1.08мм, 100А - 1.16мм
Начебто б'ються з моїми параметрами, але звідки вони я поки не розбирався. Схоже на ток запобіжника, тобто прям край-край. Якщо керуватися ними, то в моєму випадку діаметр 0,4 мм «по міді» дасть 20А, а потужність при 3S Li-Po батарея складе P = 3 * 3,7 * 20 = 222 Вт; при 4S складе P = 4 * 3,7 * 20 = 296 Вт. Яка максимальна напруга можна подати залежить від теплового балансу, тобто від умов охолодження, а це порахувати вже проблематично - простіше виміряти, але це, можливо, тема окремої статті.