Una corriente constante significa, para un motor ideal, un par constante. Esto es aproximadamente cierto para los motores reales. No importa lo que conectes al motor ni la velocidad a la que gire.
Lo que parece que te falta es Segunda ley del movimiento de Newton . Afirma que la fuerza es el producto de la masa y la aceleración:
$$ F = ma $$
La corriente constante que suministras al motor es una fuerza. El peso se opone a esa fuerza. La diferencia es la fuerza neta, \$F\$ en esta ecuación, y \$m\$ es la masa del peso, más la masa del rotor y la cuerda y todo lo demás que debe mover el motor.
Ajustas la corriente que se envía al motor para que el par aplicado sea de 10 in-lbs sin ninguna carga.
No es posible. No hay nada contra lo que el motor pueda "torsionar". Esto es el equivalente mecánico de intentar desarrollar 10 voltios a través de un cortocircuito muerto. El motor girará rápidamente a su velocidad máxima, y el back-EMF se elevará a la tensión de accionamiento de tal manera que su electrónica de accionamiento es incapaz de suministrar suficiente tensión por encima de la back-EMF para hacer suficiente corriente para tener tanto par.
Digamos que determinas cuánta corriente se necesita para un par de 10 in-lbs y accionas el motor con un suministro de corriente constante ajustado a ese valor.
¿Qué ocurre cuando el par del peso/carga es de 5 in-lbs?
Suponiendo que el rotor y la cuerda no tienen masa ni fricción, el peso será acelerado hacia arriba por el par neto de 5 in-lbs (10 in-lbs del motor, menos 5 in-lbs del peso). La velocidad de aceleración viene determinada por la masa de la pesa y la ley de Newton.
A medida que la velocidad del motor cambia (el peso se acelera), la FEM de retorno también cambia. El suministro de corriente constante al motor tendrá que aplicar una tensión cada vez mayor para mantener la misma corriente. La potencia eléctrica aumenta, al igual que la potencia mecánica.
¿Qué ocurre cuando el par del peso/carga es de 10 in-lbs?
El par del motor equilibra el par del peso. Por muy rápido que se mueva el peso (si es que se mueve), sigue haciéndolo. Se aplica la primera ley de Newton .
¿Qué ocurre cuando el par del peso/carga es de 15 in-lbs?
El peso acelerará hacia abajo, superando al motor. Sin embargo, no será una caída libre. El motor anula parte de la fuerza del peso, lo que resulta en una aceleración más lenta hacia abajo.
Si el peso sobrepasa al motor, entonces eventualmente puede hacer que el motor funcione al revés, en relación con la forma en que funcionaría si no hubiera carga. Cuando esto sucede, el back-EMF ahora se suma (en lugar de restar) de la tensión que se aplica al motor. En algún momento, tu controlador, que está intentando mantener una corriente constante, debe aplicar un negativo tensión para mantener esa corriente. En otras palabras, el back-EMF es suficiente para crear el par necesario por sí solo: su controlador debe oponerse a él.
Esto es perfectamente simétrico con el primer caso, en el que el motor se imponía al peso. En ese caso, la potencia eléctrica y mecánica subían (sin límite, si se les dejaba). En este caso, la potencia eléctrica y mecánica bajan (negativamente, si se les deja). La energía se conserva porque estás cambiando el potencial gravitatorio del peso.
La necesidad de resistir la FEM de retorno suele implicar almacenar energía eléctrica en un condensador o una batería, o utilizarla para calentar una resistencia. Si no puedes hacer esto lo suficientemente rápido, entonces el motor creará más par que el deseado de 10 in-lbs, y habrás alcanzado los límites de tu driver de "corriente constante".
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