मोशन-कंट्रोल अनुप्रयोगों में डीसी मोटर्स का चयन करने में मोटर स्थिरांक सहायक होता है। ब्रश वाली और बिना ब्रश वाली डीसी मोटर्स उन अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा विकल्प हैं जो बिजली की खपत के प्रति संवेदनशील हैं या दक्षता को प्राथमिकता देते हैं।

अक्सर, डीसी मोटर या जनरेटर के डेटा शीट में मोटर स्थिरांक (Km) शामिल होता है, जो वाइंडिंग प्रतिरोध के वर्गमूल से विभाजित टॉर्क संवेदनशीलता होता है। अधिकांश डिज़ाइनर मोटर के इस आंतरिक गुण को एक गूढ़ मापदंड मानते हैं जो केवल मोटर डिज़ाइनर के लिए उपयोगी है, डीसी मोटरों के चयन में इसका कोई व्यावहारिक मूल्य नहीं है।

लेकिन किमी (Km) डीसी मोटर के चयन की पुनरावृत्ति प्रक्रिया को कम करने में सहायक हो सकता है क्योंकि यह आमतौर पर किसी दिए गए मामले या फ्रेम आकार की मोटर में वाइंडिंग पर निर्भर नहीं करता है। यहां तक ​​कि आयरनलेस डीसी मोटरों में भी, जहां किमी वाइंडिंग पर निर्भर करता है (तांबे की मात्रा में भिन्नता के कारण), यह चयन प्रक्रिया में एक ठोस उपकरण बना रहता है।

चूंकि किमी (Km) सभी परिस्थितियों में विद्युत-यांत्रिक उपकरण में होने वाले नुकसानों को ध्यान में नहीं रखता है, इसलिए उन नुकसानों को दूर करने के लिए न्यूनतम किमी (Km) की गणना किए गए मान से अधिक होनी चाहिए। यह विधि एक अच्छा व्यावहारिक परीक्षण भी है क्योंकि यह उपयोगकर्ता को इनपुट और आउटपुट दोनों पावर की गणना करने के लिए बाध्य करती है।

मोटर स्थिरांक किसी मोटर या जनरेटर की मूलभूत विद्युतयांत्रिक प्रकृति को दर्शाता है। पर्याप्त शक्ति वाले केस या फ्रेम का आकार निर्धारित करने के बाद उपयुक्त वाइंडिंग का चयन करना सरल है।

मोटर स्थिरांक Km को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

किमी = केटी/आर0.5

सीमित विद्युत उपलब्धता और मोटर शाफ्ट पर अपेक्षित ज्ञात टॉर्क वाले डीसी मोटर अनुप्रयोग में, न्यूनतम किलोमीटर निर्धारित किया जाएगा।

किसी दिए गए मोटर अनुप्रयोग के लिए न्यूनतम किलोमीटर होगा:

किमी = टी / (पिन – पुट)0.5

मोटर में प्रवाहित होने वाली शक्ति धनात्मक होगी। PIN, धारा और वोल्टेज का गुणनफल होता है, बशर्ते उनके बीच कोई कलाभेद न हो।

पिन = वीएक्सआई

मोटर से निकलने वाली शक्ति धनात्मक होगी, क्योंकि यह यांत्रिक शक्ति प्रदान करती है और यह घूर्णी गति और टॉर्क का गुणनफल है।

POUT = ω XT

मोशन कंट्रोल के एक उदाहरण में गैन्ट्री-प्रकार का ड्राइव तंत्र शामिल है। इसमें 38 मिमी व्यास वाली कोरलेस डीसी मोटर का उपयोग किया गया है। एम्पलीफायर में कोई बदलाव किए बिना स्लीव गति को दोगुना करने का निर्णय लिया गया है। वर्तमान ऑपरेटिंग पॉइंट 33.9 मिलीएन-मी (4.8 औंस-इंच) और 2,000 आरपीएम (209.44 रेडियन/सेकंड) है, और इनपुट पावर 24 वोल्ट पर 1 एर है। इसके अलावा, मोटर के आकार में कोई वृद्धि स्वीकार्य नहीं है।

नया परिचालन बिंदु दोगुनी गति और समान टॉर्क पर होगा। त्वरण समय, गति समय का नगण्य प्रतिशत है, और घुमाव गति ही महत्वपूर्ण पैरामीटर है।

न्यूनतम किलोमीटर की गणना

किमी = टी / (पिन – पुट)0.5

किमी = 33.9 X 10-3 एनएम / (24 VX 1A -

418.88 रेडियन/सेकंड X 33.9 X 10-3 एनएम) 0.5

किमी = 33.9 X 10-3 एनएम / (24 डब्ल्यू – 14.2 डब्ल्यू) 0.5

किमी = 10.83 X 10⁻³ एनएम/√W

टॉर्क स्थिरांक और वाइंडिंग प्रतिरोध की सहनशीलता को ध्यान में रखें। उदाहरण के लिए, यदि टॉर्क स्थिरांक और वाइंडिंग प्रतिरोध में ±12% की सहनशीलता है, तो सबसे खराब स्थिति में किलोमीटर मान होगा:

KMWC = 0.88 KT/√(RX 1.12) = 0.832 किमी

या कोल्ड वाइंडिंग के साथ नाममात्र मूल्यों से लगभग 17% कम।

वाइंडिंग के गर्म होने से Km और भी कम हो जाएगा क्योंकि तांबे की प्रतिरोधकता लगभग 0.4%/°C बढ़ जाती है। और समस्या को और भी गंभीर बनाने के लिए, तापमान बढ़ने के साथ चुंबकीय क्षेत्र कमजोर हो जाएगा। स्थायी चुंबक की सामग्री के आधार पर, तापमान में 100°C की वृद्धि के लिए यह 20% तक हो सकता है। 100°C तापमान वृद्धि के लिए 20% क्षीणन फेराइट चुंबकों के लिए है। नियोडिमियम-बोरॉन-लोहे में 11% और समैरियम कोबाल्ट में लगभग 4% क्षीणन होता है।

दिलचस्प बात यह है कि समान यांत्रिक इनपुट शक्ति के लिए, यदि लक्ष्य 88% दक्षता है, तो न्यूनतम किलोमीटर 1.863 एनएम/√डब्ल्यू से बढ़कर 2.406 एनएम/√डब्ल्यू हो जाएगा। इसका अर्थ है कि वाइंडिंग प्रतिरोध समान है लेकिन टॉर्क स्थिरांक 29% अधिक है। वांछित दक्षता जितनी अधिक होगी, आवश्यक किलोमीटर भी उतना ही अधिक होगा।

यदि मोटर अनुप्रयोग के मामले में उपलब्ध अधिकतम धारा और सबसे खराब स्थिति में लगने वाला टॉर्क भार ज्ञात हो, तो निम्न सूत्र का उपयोग करके न्यूनतम स्वीकार्य टॉर्क स्थिरांक की गणना करें।

केटी = टी/आई

पर्याप्त किलोमीटर चल चुकी मोटर फैमिली मिलने के बाद, ऐसी वाइंडिंग चुनें जिसका टॉर्क कांस्टेंट न्यूनतम से थोड़ा अधिक हो। फिर यह निर्धारित करना शुरू करें कि क्या वाइंडिंग सभी टॉलरेंस और अनुप्रयोग संबंधी बाधाओं के तहत संतोषजनक ढंग से काम करेगी।

स्पष्ट रूप से, विद्युत-संवेदनशील मोटर और दक्षता-चुनौतीपूर्ण जनरेटर अनुप्रयोगों में न्यूनतम किलोमीटर निर्धारित करके मोटर या जनरेटर का चयन करने से चयन प्रक्रिया में तेजी आ सकती है। इसके बाद अगला चरण उपयुक्त वाइंडिंग का चयन करना और यह सुनिश्चित करना होगा कि वाइंडिंग-टॉलरेंस संबंधी विचारों सहित सभी अनुप्रयोग पैरामीटर और मोटर/जनरेटर की सीमाएं स्वीकार्य हों।

विनिर्माण संबंधी त्रुटियों, ऊष्मीय प्रभावों और आंतरिक हानियों के कारण, अनुप्रयोग की आवश्यकता से थोड़ा अधिक किलोमीटर (Km) का चयन करना हमेशा बेहतर होता है। व्यावहारिक दृष्टिकोण से वाइंडिंग के असीमित विकल्प उपलब्ध नहीं होते, इसलिए कुछ हद तक लचीलापन आवश्यक है। किलोमीटर (Km) जितना अधिक होगा, वह किसी भी अनुप्रयोग की आवश्यकताओं को पूरा करने में उतना ही अधिक सक्षम होगा।

सामान्य तौर पर, 90% से अधिक व्यावहारिक दक्षता प्राप्त करना लगभग असंभव होता है। बड़े मोटरों और जनरेटरों में यांत्रिक हानि अधिक होती है। यह बेयरिंग, हवा के दबाव और विद्युतयांत्रिक हानियों जैसे हिस्टैरेसिस और एड़ी धाराओं के कारण होता है। ब्रश-प्रकार के मोटरों में यांत्रिक कम्यूटेशन प्रणाली से भी हानि होती है। कीमती धातु कम्यूटेशन के मामले में, जो कोरलेस मोटरों में आम है, हानि बहुत कम हो सकती है, बेयरिंग हानियों से भी कम।

आयरनलेस डीसी मोटर्स और जनरेटरों के ब्रश वेरिएंट में हिस्टैरेसिस और एड़ी करंट लॉस लगभग न के बराबर होते हैं। ब्रशलेस वर्जन में, ये लॉस कम होते हुए भी मौजूद होते हैं। इसका कारण यह है कि मैग्नेट आमतौर पर मैग्नेटिक सर्किट के बैक आयरन के सापेक्ष घूमता है। इससे एड़ी करंट और हिस्टैरेसिस लॉस उत्पन्न होते हैं। हालांकि, ब्रशलेस डीसी वर्जन भी उपलब्ध हैं जिनमें मैग्नेट और बैक आयरन एक साथ घूमते हैं। ऐसे मामलों में, लॉस आमतौर पर कम होते हैं।