Cuando utilizo simulaciones (SPICE), necesito modelar un motor de corriente continua o un electroimán, relé, etc. como un RL en serie.
Puedo medir la resistencia R con un ohmímetro. Pero no he podido encontrar una manera fácil de averiguar el valor de L. ¿Debería utilizar una señal de CA sinusoidal y medir la impedancia a partir de las ecuaciones fasoriales para ello? Pero entonces necesitaría otro equipo.
¿Alguna idea?
Si tienes un generador de ondas cuadradas y un osciloscopio, puedes utilizar el método de la constante de tiempo L/R. Conecta el generador a la bobina en serie con una resistencia, y pon el osciloscopio a través de la resistencia. Ajusta el valor de la resistencia y la frecuencia de la onda cuadrada para obtener una forma de onda exponencial como esta:-
Ahora mide el tiempo que tarda la tensión en caer hasta el 37% de su valor máximo. Esta es la constante de tiempo L/R, T = L/R. R es la resistencia total del circuito (resistencia de la bobina + tu resistencia). Conoces T y R, así que pon esos valores en la fórmula y reordénala para obtener L = T*R.
La inductancia se mide aplicando una señal sinusoidal y midiendo después la diferencia de fase entre la forma de onda de la tensión y la forma de onda de la corriente. Conecte el motor a un generador de funciones o similar. Coloque una resistencia en serie entre el motor y el generador de funciones en el lado negativo. Conecte un canal del osciloscopio a través del generador de funciones. Conecte el segundo canal a través de la resistencia con el punto común de tierra en el lado negativo del generador de funciones. Esto mostrará la forma de onda de la tensión y la forma de onda de la corriente. Midiendo la diferencia de fase entre ellas se puede calcular la inductancia.
Si tienes un visor, puedes hacer pulsos.
Si tienes la resistencia de CC, puedes elaborar un esquema en el que la resistencia probablemente no suponga más de un 10% de diferencia. Entonces puedes estimar la inductancia asumiendo sin más que la inductancia es todo lo que estás midiendo con un pulso de voltaje fijo. Por supuesto, la resistencia interna siempre marcará la diferencia y la línea nunca será perfectamente recta, y si conoces todos esos paradigmas de modelado y entiendes las matemáticas con todo el tema de la energía eléctrica, entonces puedes usar la línea curva resultante para obtener una predicción mucho más precisa. Pero si no lo haces, si ves una línea muy curvada, tienes que ajustar el tiempo de pulso hacia abajo para limitar la corriente acumulada, de modo que te mantengas en la región mayormente lineal. (O puedes subir el voltaje, pero ten cuidado de comprobar que el motor no se mueve).
Si se utiliza una tensión fija, la corriente que atraviesa una inductancia perfecta se determina simplemente por la tensión a través de ella y el tiempo que esa tensión ha estado a través de ella, tomado sobre el valor del inductor, así:
I = (V*t)/L
Para reiterar: Esto sólo cuenta para una tensión fija, es el resultado de una integración sobre una tensión constante sobre una inductancia perfecta. Por lo tanto, hay que asegurarse de que la resistencia interna de CC se puede despreciar (la línea debe ser razonablemente plana).
Entonces lo conectas así:
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Dejando que el osciloscopio trace (y registre si es posible) la señal de (Sonda 2 - Sonda 1) se ve la tensión a través de la resistencia de medición de corriente. A continuación, aplica una tensión que no haga girar el motor (de lo contrario, obtendrás una FEM de retorno y todo tipo de ruido de contacto que arruinará tus resultados en más de un sentido).
Seleccione un MOSFET con un buen R-on bajo que esté hecho específicamente para la conmutación de cargas on/off. Preferiblemente inductivas y aún más preferiblemente que sean más grandes que la suya (cuanto menos tiempo y energía pierda el MOSFET, mejor será su medición).
Entonces, si enciendes el MOSFET con una señal de pulso después de que el motor se haya relajado completamente, puedes ver que la corriente (el voltaje sobre la resistencia) aumenta. Cuando el pulso es de 1s y ves una corriente de 1A al final del mismo, después de aplicar 1V, sabiendo que la resistencia es de 0,1Ohm o menos, ignoras la resistencia y obtienes:
L = (V*t)/I = (1*1)/1 = 1H Lo cual, por supuesto, sería ridículo, pero en el país de los ejemplos lo ridículo está permitido.
Por supuesto, si asumes que la Rdc es despreciable, deberías hacer tu resistencia de detección de corriente igual de pequeña o más pequeña, sino estarás añadiendo más resistencia parásita.
El truco, por lo general, es seleccionar un voltaje lo suficientemente alto como para permitirle obtener una buena respuesta con una longitud de pulso razonable, pero que sólo no haga que nada se mueva realmente.
Una última advertencia:
Esto sólo te dará la inductancia estática. Para modelar completamente un motor necesitas muchos más parámetros y necesitas conocer la carga estática y/o dinámica, pero esos modelos son demasiado avanzados para explicarlos como respuesta a este problema en particular.
Es posible que sólo tener la inductancia estática te permita modelar las partes más importantes del motor correctamente y luego en el mundo real tendrás que hacer un par de ajustes adicionales para tener en cuenta los efectos de que el motor gire o se cargue mientras está alimentado o se cale mientras está alimentado. Suponiendo que este sea el caso, lo dejaré aquí.
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