El 70521 es un micro-motor eléctrico de corriente continua con imán permanente y con una potencia de entre 1 y 5 W:
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| 70521 |
Las características ofrecidas por el fabricante son las siguientes:
Según estas características técnicas podemos obtener las siguientes rectas de velocidad y de intensidad de corriente en función del par motor:
Si nos fijamos en la opción de 3 voltios de tensión, observamos que sin carga, la velocidad llega a las 11000 revoluciones por minuto y la intensidad de corriente a los 160 mA. Cuando al motor se le somete a una carga de 8,3 gf cm de par (punto de mayor eficiencia), la velocidad desciende hasta las 8600 RPM y la intensidad asciende hasta los 560 mA. En el punto de bloqueo (38 gf cm) la velocidad será 0 RPM y podemos estimar que la corriente puede llegar a alcanzar más de 2 amperios de intensidad.
A 1,5 voltios de funcionamiento sin carga, el motor alcanza las 5400 RPM y una corriente de 130 mA. En el punto de mayor eficiencia (torque de 4,8 gf cm) de esta tensión, la velocidad desciende a las 4030 RPM y la corriente asciende a los 380 mA. En el punto de bloqueo de 1,5 v (19 gf cm), la velocidad será de 0 RPM y la corriente puede llegar a los 1100 mA.
Observar que las 2 rectas de velocidad tienen la misma pendiente, igual que las 2 rectas de intensidad de corriente.
Si nos centramos en los 3 voltios de funcionamiento:
Además de las rectas de velocidad y de corriente en función del torque, ya descritas previamente, podemos añadir la curva de potencia y la de eficiencia del motor.
La potencia es máxima en el punto en el que las rectas de velocidad y de corriente se cruzan y en este caso, cuando el motor desarrolla un par de 8,3 gf cm la potencia es de 0,73 watios.
Cuando el motor desarrolla este par de 8,3 gf cm, la eficiencia es máxima (43 %).
Recordar que estas gráficas se dividen en tercios. En los 2 primeros tercios el motor puede funcionar de manera continua sin problemas. Pero en el último tercio de la gráfica, a partir de los 25,33 gf cm en nuestro motor, este sólo debería funcionar de manera intermitente para que no sufra daños:
Podemos realizar algunas pruebas a nuestro motor para ver si se ajusta a los valores de las características técnicas ofrecidas por el fabricante.
Se puede determinar la velocidad de giro del motor.
Para ello usaremos un tacómetro láser que sea capaz de medir la velocidad a la que gira el eje del motor al que se le ha adherido una pegatina reflectante:
Si conectamos el motor sin carga a una batería de unos 3,6 voltios (3 pilas recargables de 1,2 v cada una), obtenemos 3,37 voltios de tensión, 170 mA ...
... y 12789 RPM:
Valores muy cercanos a los ofrecidos por el fabricante: 3 voltios, 160 mA y 11000 RPM.
Para hallar el torque del motor con una determinada carga es necesario un sensor de par del que no disponemos:
Pero sí podemos determinar el par de bloqueo ("stall") de nuestro motor.
Para ello montaremos una estructura como la siguiente con las piezas de un mecano:
Hemos fijado el motor a un extremo de la estructura con una brida.
Ponemos de pie la estructura y colgamos de lo más alto un dinamómetro, el cual conectamos a 2 centímetros del eje de rotación de una hélice fijada al motor.
Fijarse en la escala en gramos del dinamómetro desde 0 hasta 100 g.
Además, conectaremos el motor a una pila que marca unos 8 voltios de tensión antes de la conexión.
Al realizar la conexión, obtenemos 3,04 voltios de tensión, 1,48 Amperios ...
... y 16 gramos de fuerza en el dinamómetro.
Recordar que el torque viene dado por el producto del vector fuerza por el vector distancia desde el eje de rotación hasta el punto de aplicación de la fuerza y por el seno del ángulo que forman ambos vectores.
Fijarse en que el ángulo es de unos 90º:
Así que 16 g x 2 cm x sen 90º da 32 gramos fuerza centímetro, ya que el seno de 90 grados es la unidad.
Valor cercano a los 38 gf cm ofrecido por el fabricante a 3 voltios de tensión.
Por último, recordar que los 1,48 A es la corriente de bloqueo o corriente "stall" y coincide con la corriente pico, corriente in Rush, o corriente de irrupción que consume el motor en el momento en que se conecta a la batería.
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