Zeit berechnen, die Motor braucht um Schwungrad auf Nenndrehzahl zu beschleunigen

Gast #4240605
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Hallo zusammen,

ich würde gerne per Formel berechnen, wie lange ein Motor benötigt eine 
gegebene Schwungmasse auf eine gewisse Drehzahl zu beschleunigen. Leider 
ist mein Physik-Praktikum schon sehr lange her...

Das Trägheitsmoment der Schwungscheibe kann ich ja als J=0.5*m*r² 
berechnen.
Das Datenblatt des Motors (Link dazu : 
http://www.mfacomodrills.com/pdfs/Miniature%20DC%20motors.pdf) gibt ein 
maximales Drehmoment von 10.4g*cm an.

Könnt ihr mir helfen, wie ich daraus jetzt die Beschleunigungszeit 
berechnen kann ?


Gruß,

die Maren :)
#4240689
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In erster näherung:
Aus den gcm Nm machen (Drehmoment M):
Gcm*9.81/100/1000
Danach die winkelbeschleunigung a berechnen:
a=mM/J
Danach die nenndrezahl n in rad/s umrechnen:
N=n*pi/30
Und nun die zeit t in sec ausrechnen:
t=n/a

Sg

Dies gilt nur wenn der motor mit nennstrom beschleunigt. Begrenzt du den 
strom nicht geht es schneller, oder der motor brennt ab.

Die rechnung von weisauchnix setzt voraus dass der motor konstante 
leistung in jedem punkt bringt. Das ist aber nicht richtig. Bei n= 0 ist 
auch die leistung 0 und steigt dann langsam auf nennleistung an.
#4240691
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Maren S. schrieb:
> maximales Drehmoment von 10.4g*cm

Beim RE-140 ist 10,4 gcm nicht das maximale Drehmoment, sondern das für 
maximalen Wirkungsgrad bei 3V Betriebsspannung.
Das maximale Drehmoment von 54 gcm  erreicht der Motor in blockiertem 
Zustand, und dazu gehört bei 3V ein Strom von 3,41A.

Bei solchen Motoren ist die Leerlaufdrehzahl annähernd proportional zur 
Spannung und das Drehmoment annähernd proportional zum Strom.
Die im Leerlauf aufgenommene Leistung wird i.W. zur Überwindung der 
internen Reibungs- und Ventilationsverluste benötigt.

Du kannst beide Eckwerte, also Leerlaufdrehzahl vs Blockiermoment, auf 
die Achsen eines Diagramms auftragen, und sie mit einer Geraden 
verbinden. Damit erhältst du die ungefähre 
Drehzahl-Drehmoment-Abhängigkeit für eine bestimmte Betriebsspannung.

Falls deine Versorgung die 3,4A im Anlauf nicht liefern kann, muß man 
auch noch deren Strom-Spannungscharakteristik berücksichtigen.
Ordentliche Schwungscheiben sind übrigens meist keine einfachen 
Blechplatten, sondern haben einen dicken Rand, in dem die Masse 
konzentriert ist. Das reduziert bei gleichem Trägkeitsmoment das 
Gewicht, aber dann stimmt deine Formel nicht mehr.
Gast #4242385
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weissauchnix schrieb:
> Nein, die Rechnung setzt konstantes Drehmoment voraus. Das
> sollte bei Elektromotoren gegeben sein.

Nur wenn sie mit konstantem Strom betrieben werden. Meistens hängen sie 
allerdings an einer konstanten Spannung und die ist oft mit 
Strombegrenzung und/oder Innenwiderstand behaftet und der Motor hat auch 
einen Innenwiderstand. Also nix mit konstantem Drehmoment.
Gast #4242515
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weissauchnix schrieb:
> Jou, aber das ganze ist ohnehin schwer über den Daumen gepeilt, so dass
> diese vereinfachende Annahme gestattet sei.

Es gibt trotz allem Vereinfachungen, die gut sind, und welche die 
ziemlich weit daneben liegen.
Wenn man sieht dass ein nicht stromgeregelter DC Motor beim Anlaufen bis 
über das 10fache an Nennstrom zieht, dann sieht man ziemlich schnell 
dass deine Annahme ziemlich daneben ist.

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