Motori - Regolare coppia del motore

MauroTec:
Prendi con le pinze quello che scrivo, ci potrebbero essere delle imprecisione e incapacità da parte mia di trattare l'argomento. La costante rpm/V vale solo a vuoto, cioè senza carico meccanico e quindi senza coppia aggiuntiva, ma solo quella di rotazione sulle bronzine. Per coppia/A se V è costante anche il rapporto coppia/A è costante al variare del carico.

Nei motori DC, anche quelli BLDC, esistono due costanti kV e kI, la prima identifica il rapporto tra tensione e velocità di rotazione, tipicamente espressa in rpm/V, la seconda il rapporto tra la coppia erogata e la corrente, tipicamente in Nm/A.
La costante kV è riferita al valore della tensione ai capi del motore ideale, al netto della caduta sulla resistenza serie parassita del motore reale, ed è sempre valida sia a vuoto che sotto carico.
In pratica kV altro non è che la f.c.e.m. (forza contro elettro motrice) del motore che è sempre in equilibrio con la f.e.m. (forza elettro motrice), ovvero la tensione generata dal motore mentre gira è identica alla tensione applicata, rammento che un motore elettrico è una macchina reversibile, se gli applicate una forza per farlo girare diventa un generatore di tensione.
La "fregatura" è data dalla resistenza parassita in serie al motore, ovvero la resistenza del rame che compone gli avvolgimenti, sulla quale c'è una caduta di tensione dovuta alla corrente che scorre che a sua volta va a sottrarsi alla tensione reale vista dal motore.
In pratica più il motore assorbe corrente e maggiore è la caduta di tensione sulla resistenza parassita, questo porta ad una riduzione della tensione vista dal motore e di conseguenza il calo dei giri, però la costante kV è sempre valida perché facendo il contro tra tensione applicata ai morsetti del motore, caduta di tensione sulla resistenza parassita e rpm reali il conto torna.
Quanto sopra spiega perché i motori sotto carico perdono velocità, calo tanto maggiore quanto è maggiore la corrente e quasi lineare con la variazione della stessa.
La coppia non è una grandezza fisica che si può imporre, dipende dal carico meccanico applicato al motore, semmai è possibile limitarla e/o far funzionare il motore a coppia costante se il carico meccanico richiede una coppia maggiore di quanto previsto, però il funzionamento a coppia costante prevede la variazione della velocità in quanto la coppia altro non è che la potenza divisa per la velocità angolare.
Dato che la potenza erogabile da un motore elettrico è una costante questo spiega perché i motori elettrici forniscono un'elevata coppia quando girano piano e poca coppia quando girano veloci.
Per mantenere costanti gli rpm di un motore, indipendentemente dal carico meccanico applicato, serve una legge di controllo, il pid una soluzione relativamente semplice da implementare e molto efficiente, però è necessario un feedback velocità dal motore, e qui cominciano i guai perché se serve una buona stabilità diventa indispensabile usare un encoder ad alta risoluzione, almeno 100 cpr, a doppio canale calettato direttamente sull'albero d'uscita del motore, non va bene montato sull'eventuale albero d'uscita di un riduttore di giri.

@Mauro
OpenServo usa il potenziometro montato sull'asse che muove la squadretta come feedback per la velocità e posizione, inoltre è un progetto fermo da molto tempo in quanto nato per trasformare servo analogici in servo digitale, ormai non ha più senso perché i servo sono diventati tutti digitali :slight_smile: