cum poate fi folosit un motor de curent continuu ca generator: aplicații practice, selecție, performanță

Undeva într-un sertar se află un mic motor de curent continuu care așteaptă o lucrare, salvat dintr-o jucărie spartă, un ventilator de mână sau o imprimantă veche. Ați citit că poate rula și înapoi ca generator și acum doriți să știți dacă acest lucru este cu adevărat adevărat și cum să o faceți corect.

Răspuns scurt: da, și nu există niciun truc implicat. Un motor de curent continuu cu magnet permanent și un generator de curent continuu cu magnet permanent sunt aceeași mașină, descrise doar de la capete opuse. Construim micromotoare cu curent continuu în Yuyao din 1988, iar întrebarea generatorului apare constant, de la studenți care conectează o turbină eoliană mică până la ingineri care adaugă o opțiune de încărcare cu manivelă. Iată ce contează de fapt.

De ce un motor de curent continuu poate fi folosit ca generator

Conversia energiei în interiorul unei mașini de curent continuu este simetrică. Împingeți curentul printr-o bobină aflată într-un câmp magnetic și bobina este împinsă lateral, astfel încât rotorul se rotește. Rotiți același rotor și bobina trece prin câmp, fluxul magnetic care îl leagă se modifică și apare o tensiune la borne. Aceasta este legea inducției lui Faraday care face exact ceea ce face în fiecare generator construit vreodată.

Ceea ce face ca un motor DC cu perii să fie atât de convenabil este comutatorul său. În interiorul armăturii tensiunea indusă este alternativă, deoarece fiecare bobină trece pe sub un pol nord și apoi pe un pol sud. Comutatorul schimbă conexiunea cu lumea exterioară exact la momentul potrivit, astfel încât cele două terminale păstrează o polaritate fixă. Este un redresor mecanic și este motivul pentru care un motor periat vă oferă DC fără o singură componentă electronică.

Partea bună este că un număr face două locuri de muncă. Constanta de tensiune care vă spune cât de repede se învârte un motor pe volt vă spune, de asemenea, câtă tensiune produce pe rotație. Un motor evaluat la 12 V și 6.000 rpm fără sarcină va genera aproximativ 12 V atunci când altceva îl învârte până la 6.000 rpm.

Periat sau fără perii: Ce iese din fire

Ambele familii pot genera, dar vă oferă energie electrică diferită, iar această diferență decide cât de multă muncă are de făcut restul circuitului dumneavoastră.

Motoarele cu perii de curent continuu furnizează curent continuu

Învârtiți arborele și DC apare la terminale, cu o ondulație în partea de sus de la comutație. Două fire, nu este nevoie de altceva și un multimetru arată imediat o citire.

Motoarele de curent continuu fără perii furnizează curent alternativ trifazat

Într-un motor fără perii, înfășurările stau în stator și magneții se rotesc, astfel încât rotirea arborelui induce o tensiune trifazată pe conductorii statorului, trapezoidală într-un BLDC tipic și sinusoidală într-un PMSM. Nimic nu o redresează mecanic, așa că aveți nevoie de o punte trifazată plus un condensator de netezire sau un controler care acceptă rectificarea activă, înainte ca acea energie să poată încărca o baterie.

Transformarea unui motor într-un generator, pas cu pas

Majoritatea oamenilor încep cu orice motor se află deja pe bancă și aceasta este o abordare perfectă. Micile motoare periate folosite la jucării și la aparatele de mână sunt alegerea clasică pentru un prim experiment cu turbină eoliană sau manivelă, deoarece conțin magneți permanenți și produc o tensiune lizibilă la doar câteva sute de rpm.

Motor DC cu perii de mare viteză RS-977 pentru mașini de tuns iarba Un motor cu perii cu magnet permanent care oferă o ieșire de mare viteză și o capacitate de încărcare stabilă, relevantă atunci când se potrivește tensiunea la rpm în versiunile mici. Vizualizare produs →

1. Începeți cu mașina potrivită. Trebuie să aibă magneți permanenți. Un motor cu magnet permanent periat de la o jucărie, un ventilator sau o imprimantă se califică, la fel și un motor fără perii. Mașinile de inducție și de câmp nu funcționează în același mod.
2. Deconectați electronicele. Dacă motorul a venit cu o placă de șofer, un regulator de viteză sau un pachet de baterii, izolați-l. Vrei bornele brute ale motorului.
3. Cuplați arborele la un motor principal. O manivelă, o elice, o roată de apă sau o turbină va funcționa, atâta timp cât rotește axul în mod constant.
4. Măsurați tensiunea în circuit deschis. Setați un multimetru la volți de curent continuu pentru un motor cu perii și volți de curent alternativ pentru unul fără perii, apoi rotiți cu mâna și urmăriți citirea care vă urmărește viteza.
5. Notați volți pe rpm. Rotiți la o viteză cunoscută, înregistrați tensiunea și aveți constanta de care aveți nevoie pentru a dimensiona orice altceva.
6. Rectificați dacă este necesar. Punte trifazată și condensator pentru un motor fără perii; un condensator peste bornele este de obicei suficient pentru unul periat, plus o diodă de blocare dacă alimentați o baterie.
7. Adăugați o încărcătură și măsurați din nou. Așteptați-vă ca tensiunea să scadă, deoarece curentul care trece prin rezistența înfășurării vă costă întotdeauna volți.
8. Urmăriți căldura și arcul de perie. Dacă motorul funcționează fierbinte, consumați mai mult curent decât poate elimina.

Câtă tensiune și putere puteți obține în mod realist?

Tensiunea se scalează cu viteza aproape liniar, ceea ce face aritmetica ușoară. Împărțiți tensiunea nominală la viteza fără sarcină și obțineți constanta generatorului. Pentru un micromotor tipic care aterizează constant undeva între unu și trei volți la o mie de rpm, motiv pentru care o manivelă leneșă produce un volți sau doi, în timp ce o turbină care se rotește la câteva mii de rpm poate atinge tensiunea nominală a motorului.

Tensiunea în circuit deschis este numărul optimist. De îndată ce curge curent, tensiunea la borne scade cu curentul înmulțit cu rezistența înfășurării. La un motor mic, rezistența armăturii poate fi de câțiva ohmi, așa că tragerea unui amper vă poate costa câțiva volți. Măsurați din nou cu sarcina conectată; aceasta este cifra pe care o vede de fapt circuitul tău.

Puterea urmează cuplului. Curentul pe care îl furnizează un generator este proporțional cu cuplul aplicat arborelui, așa că un motor slab la viteză mică vă oferă tensiune fără curent în spate. Ca un ghid aproximativ, un mic motor periat condus la o fracțiune decentă din viteza sa nominală revine undeva între jumătate și trei sferturi din puterea mecanică pe care o introduceți, cu rezistența la înfășurare, căderea periei, frecarea rulmentului și pierderile de fier luând restul.

Alegerea unui motor pentru funcționarea generatorului

Dacă alegeți un motor special pentru generare, priviți dincolo de numărul de pe etichetă și verificați în schimb câteva caracteristici.

• Magneți permanenți, fără excepție. Ferită sau magneții din pământuri rare vă oferă câmpul de excitație gratuit, ceea ce face posibilă generarea într-o mașină atât de mică.
• Rezistență scăzută la înfășurare, astfel încât o cantitate mai mică de aport mecanic se transformă în căldură în cupru.
• Curenți fără sarcină scăzut și dentare blândă, deoarece armăturile netede încep să se rotească cu mai puțin efort atunci când o adiere ușoară sau o manivelă este motorul principal.
• O evaluare de viteză care se potrivește cu conducerea dvs. Deoarece tensiunea crește cu rpm, un motor mai rapid are nevoie de mai puține rotații pentru a ajunge la o ieșire utilă.
• O cutie de viteze, folosită cu grijă. În funcționare normală, un motorreductor schimbă viteza cu cuplul; în generație, îl puteți rula invers, lăsând o roată de apă lentă să învârtă axul motorului mult mai repede, atâta timp cât acceptați frecarea suplimentară și pierderile.

Motoarele care se rotesc cu ușurință și consumă puțin curent fără sarcină tind să facă cele mai prietenoase generatoare, ceea ce face parte din motivul pentru care păstrăm în catalog modele cu perii care economisesc energie. Se comportă previzibil atunci când energia curge în sens invers, iar pierderile lor mai mici lasă mai mult efort în circuit decât în ​​înfășurări.

Motor DC cu perii cu durată lungă de viață RS-540 pentru aspiratoare Un motor durabil cu perie cu magnet permanent, cu un comportament previzibil la sarcină scăzută, util acolo unde durata de viață lungă și fluxul de energie bidirecțional contează. Vizualizare produs →

Greșeli care atrag oamenii

• Așteptând ca orice motor să funcționeze. Un motor cu inducție cu poli umbrit sau trifazat nu va produce o ieșire utilă fără excitație externă.
• Se învârte prea încet. Tensiunea este proporțională cu viteza, așa că o manivelă lejer nu vă oferă aproape nimic.
• Am uitat să redresez un motor fără perii. AC trifazat alimentat în bornele bateriei este o modalitate bună de a deteriora ceva.
• Lăsând controlerul original conectat. Alimentarea înapoi a unui driver prin propria treaptă de ieșire rareori se termină bine.
• Ignorând uzura periei. Periile sunt consumabile, iar sarcina de generare continuă este mai grea pentru ele decât utilizarea ocazională a motorului.
• Supraîncărcarea motorului principal. Curentul este proporțional cu cuplul, astfel încât un generator puternic încărcat poate bloca turbina care o conduce.
• Având încredere în tensiunea în circuit deschis. Nu este tensiunea de lucru; măsurați sub sarcină înainte de a proiecta în jurul unui număr.

Acolo unde motorul ca generator se întâmplă deja în produsele reale

Frânarea regenerativă este motor-ca generator în formă de producție. Când un vehicul electric încetinește, când un burghiu fără fir își eliberează declanșatorul și când un braț robot decelerează, controlerul lasă mașina să acționeze ca o frână și împinge energia recuperată înapoi în pachet. În robotică, aceasta este o rutină și aceleași articulații care conduc roboți industriali furnizăm motoare pentru a petrece o parte a fiecărui ciclu generând, mai degrabă decât consumând.

Astfel de aplicații au nevoie de motoare care să tolereze mii de schimbări de direcție fără dramatism, ceea ce este exact pentru care sunt construite modelele periate cu funcționare lină din gama noastră de roboți.

Motor DC cu perie RS-785SL pentru curățarea rosturilor Un motor cu magnet permanent periat cu zgomot redus, construit pentru schimbări repetate de direcție, potrivit pentru unelte și experimente cu generatoare mici care necesită o putere de încredere. Vizualizare produs →

La o scară mai mică, generația apare în lanterne și radiouri cu manivelă, torțe cu vânt, turbine eoliene mici, configurații micro-hidro, biciclete de exerciții și recoltarea de energie de la uși, turnichete și mecanisme de vânzare. Niciuna dintre acestea nu are nevoie de un generator special construit. Au nevoie de un motor cu magnet permanent, un raport de transmisie sensibil sau o potrivire a vitezei și un redresor la care ieșirea trebuie să fie DC.

Un ultim cuvânt înainte de a învârti acel arbore

Facem micromotoare cu curent continuu din 1988, ceea ce înseamnă că am văzut că multe dintre ele au ajuns pe partea generatoare a circuitului, uneori prin proiectare și alteori accidental. Dacă lucrați la un produs în care un motor trebuie să conducă și să genereze, spuneți-ne tensiunea, viteza, cuplul și ciclul de funcționare pe care le aveți în vedere și vă vom ajuta să restrângeți opțiunile, indiferent dacă acesta se dovedește a fi un model cu perii standard, un design fără perii sau o unitate cu angrenaj.

Dacă doriți să vedeți mai întâi cum se comportă aceste motoare în echipamentele reale, prezentarea noastră de ansamblu asupra cele mai obișnuite aplicații ale motoarelor DC cu perie este un loc bun pentru a începe.