ako môže byť jednosmerný motor použitý ako generátor: praktické aplikácie, výber, výkon

Niekde v šuplíku je malý jednosmerný motor, ktorý čaká na prácu, zachránený z pokazenej hračky, ručného ventilátora alebo starej tlačiarne. Čítali ste, že môže bežať aj spätne ako generátor a teraz chcete vedieť, či je to naozaj pravda a ako to urobiť správne.

Krátka odpoveď: áno a nie je v tom žiadny trik. Jednosmerný motor s permanentným magnetom a generátor jednosmerného prúdu s permanentným magnetom sú ten istý stroj, ktorý je popísaný len z opačných koncov. V Yuyao vyrábame mikromotory jednosmerného prúdu od roku 1988 a otázka generátora sa neustále objavuje, od študentov zapájajúcich malú veternú turbínu až po inžinierov, ktorí pridali možnosť nabíjania ručne kľukou. Tu je to, na čom skutočne záleží.

Prečo možno jednosmerný motor použiť ako generátor

Premena energie vo vnútri jednosmerného stroja je symetrická. Pretlačte prúd cez cievku sediacu v magnetickom poli a cievka je tlačená do strany, takže rotor sa otáča. Namiesto toho otočte ten istý rotor a cievka prebehne poľom, zmení sa magnetický tok, ktorý ju spája, a na svorkách sa objaví napätie. To je Faradayov zákon indukcie, ktorý robí presne to, čo robí v každom generátore, ktorý bol kedy vyrobený.

Čo robí kartáčovaný jednosmerný motor tak pohodlným, je jeho komutátor. Vo vnútri kotvy je indukované napätie striedavé, pretože každá cievka prechádza pod severným a potom južným pólom. Komutátor prehodí spojenie s vonkajším svetom presne v správnom momente, takže dva terminály si zachovajú pevnú polaritu. Je to mechanický usmerňovač a to je dôvod, prečo vám kartáčovaný motor podáva jednosmerný prúd bez jediného elektronického komponentu.

Najlepšie na tom je, že jedno číslo robí dve úlohy. Napäťová konštanta, ktorá vám hovorí, ako rýchlo sa motor otáča na volt, vám tiež povie, aké napätie vyprodukuje na otáčku. Motor s menovitým napätím 12 V a 6 000 otáčkami za minútu bez zaťaženia vygeneruje približne 12 V, keď ho niečo iné roztočí až na 6 000 otáčok za minútu.

Kartáčovaný alebo bezkartáčový: Čo vychádza z drôtov

Obidve rodiny môžu vyrábať, ale odovzdávajú vám inú elektrinu a tento rozdiel rozhoduje o tom, koľko práce musí urobiť zvyšok vášho okruhu.

Kartáčované jednosmerné motory dodávajú jednosmerný prúd

Roztočte hriadeľ a DC sa objaví na termináloch, s vlnením na vrchole z komutácie. Dva vodiče, nič iné nie je potrebné a multimeter okamžite ukazuje hodnotu.

Bezkefkové jednosmerné motory dodávajú trojfázový striedavý prúd

V bezkomutátorovom motore sú vinutia uložené v statore a magnety sa otáčajú, takže otáčanie hriadeľa indukuje trojfázové napätie na vodičoch statora, lichobežníkové v typickom BLDC a sínusové v PMSM. Nič to neupraví mechanicky, takže potrebujete trojfázový mostík plus vyhladzovací kondenzátor, alebo ovládač, ktorý podporuje aktívnu rektifikáciu, aby sa tým energia nabila do batérie.

Premena motora na generátor, krok za krokom

Väčšina ľudí začína s akýmkoľvek motorom, ktorý je už na lavičke, a to je úplne dobrý prístup. Malé brúsené motory používané v hračkách a ručných spotrebičoch sú klasickou voľbou pre prvý experiment s veternou turbínou alebo ručnou kľukou, pretože obsahujú permanentné magnety a produkujú čitateľné napätie len pri niekoľkých stovkách otáčok za minútu.

Vysokorýchlostný kartáčovaný jednosmerný motor RS-977 pre kosačky na trávu Kartáčovaný motor s permanentným magnetom ponúka vysokorýchlostný výstup a stabilnú zaťažiteľnosť, ktorá je dôležitá pri prispôsobovaní napätia otáčkam v malých zostavách. Zobraziť produkt →

1. Začnite so správnym strojom. Musí mať permanentné magnety. Spĺňa podmienky kartáčovaný motor s permanentným magnetom z hračky, ventilátora alebo tlačiarne, rovnako ako bezkomutátorový motor. Indukčné a ranové stroje nefungujú rovnakým spôsobom.
2. Odpojte elektroniku. Ak sa motor dodáva s doskou ovládača, regulátorom rýchlosti alebo batériou, izolujte ich. Chcete surové svorky motora.
3. Pripojte hriadeľ k hnaciemu stroju. Postačí ručná kľuka, vrtuľa, vodné koleso alebo turbína, pokiaľ bude hriadeľ rovnomerne otáčať.
4. Zmerajte napätie naprázdno. Nastavte multimeter na jednosmerné napätie pre motor s kefou a striedavé napätie pre bezkomutátorový motor, potom otočte rukou a sledujte, ako čítanie sleduje vašu rýchlosť.
5. Všimnite si volty na otáčky. Roztočte známou rýchlosťou, zaznamenajte napätie a máte konštantu, ktorú potrebujete na dimenzovanie všetkého ostatného.
6. V prípade potreby opravte. Trojfázový mostík a kondenzátor pre bezkomutátorový motor; na brúsený väčšinou stačí kondenzátor cez svorky plus blokovacia dióda, ak napájaš batériu.
7. Pridajte záťaž a znova zmerajte. Očakávajte pokles napätia, pretože prúd pretekajúci odporom vinutia vás vždy stojí volty.
8. Dávajte pozor na teplo a iskrenie štetcom. Ak sa motor zahreje, odoberáte viac prúdu, ako dokáže vypustiť.

Koľko napätia a výkonu môžete reálne získať?

Napäťové stupnice s rýchlosťou takmer lineárne, čo uľahčuje aritmetiku. Vydelte menovité napätie otáčkami naprázdno a získate konštantný generátor. Pre typický mikromotor sa konštantne pohybuje niekde medzi jedným a troma voltami na tisíc otáčok za minútu, čo je dôvod, prečo lenivá ručná kľuka produkuje volt alebo dva volty, zatiaľ čo turbína rotujúca pri niekoľkých tisícoch otáčok za minútu môže dosiahnuť menovité napätie motora.

Napätie naprázdno je optimistické číslo. Akonáhle pretečie prúd, svorkové napätie klesne o prúd vynásobený odporom vinutia. Na malom motore môže byť odpor kotvy niekoľko ohmov, takže ťahanie jedného zosilňovača vás môže stáť niekoľko voltov. Zmerajte znova s ​​pripojenou záťažou; to je postava, ktorú váš obvod skutočne vidí.

Výkon nasleduje krútiaci moment. Prúd, ktorý generátor dodáva, je úmerný krútiacemu momentu aplikovanému na hriadeľ, takže slabý hnací motor pri nízkej rýchlosti vám poskytne napätie, za ktorým nie je takmer žiadny prúd. Ako približný návod možno uviesť, že malý brúsený motor poháňaný slušnou časťou menovitých otáčok vracia niekde medzi polovicou a troma štvrtinami mechanického výkonu, ktorý vložíte, s odporom vinutia, poklesom kief, trením ložísk a stratami v železe.

Výber motora pre výkon generátora

Ak vyberáte motor špeciálne na generovanie, pozrite sa za číslo na štítku a namiesto toho skontrolujte niekoľko charakteristík.

• Permanentné magnety nevynímajúc. Feritové magnety alebo magnety zo vzácnych zemín vám poskytnú budiace pole zadarmo, čo umožňuje generovanie v tak malom stroji.
• Nízky odpor vinutia, takže menej vášho mechanického vstupu sa premení na teplo v medi.
• Nízky prúd naprázdno a jemné ozubenie, pretože hladké armatúry sa začnú otáčať s menšou námahou, keď je vaším hlavným ťahúňom ľahký vánok alebo ručná kľuka.
• Rýchlostné hodnotenie, ktoré vyhovuje vašej jazde. Pretože napätie stúpa s otáčkami za minútu, rýchlejší motor potrebuje menej otáčok, aby dosiahol užitočný výkon.
• Prevodovka, používaná premyslene. Pri normálnej prevádzke prevodový motor mení rýchlosť za krútiaci moment; v generácii to môžete spustiť naopak a nechať pomalé vodné koleso otáčať hriadeľ motora oveľa rýchlejšie, pokiaľ akceptujete dodatočné trenie a straty.

Motory, ktoré sa ľahko otáčajú a spotrebúvajú malý prúd pri voľnobehu, sú zvyčajne najpriateľskejšie generátory, čo je jedným z dôvodov, prečo máme v katalógu energeticky úsporné brúsené dizajny. Správajú sa predvídateľne, keď energia prúdi opačným smerom, a ich nižšie straty zanechávajú viac úsilia v obvode a nie vo vinutí.

RS-540 kartáčovaný jednosmerný motor s dlhou životnosťou pre vysávače Odolný kartáčovaný motor s permanentnými magnetmi s predvídateľným správaním pri nízkom zaťažení, užitočný tam, kde záleží na dlhej životnosti a obojsmernom toku energie. Zobraziť produkt →

Chyby, ktoré chytia ľudí von

• Očakáva sa, že akýkoľvek motor bude fungovať. Tienený pólový alebo trojfázový indukčný motor neprodukuje užitočný výkon bez externého budenia.
• Otáčanie príliš pomaly. Napätie je úmerné rýchlosti, takže pokojné kľuky vám nedajú takmer nič.
• Zabudol som opraviť bezkomutátorový motor. Trojfázový striedavý prúd privádzaný do svoriek batérie je dobrý spôsob, ako niečo poškodiť.
• Ponechanie pôvodného ovládača pripojeného. Spätné napájanie meniča cez jeho vlastný koncový stupeň sa málokedy skončí dobre.
• Ignorovanie opotrebovania kefy. Kefy sú spotrebný materiál a nepretržitá prevádzka je pre ne náročnejšia ako príležitostné používanie motora.
• Preťaženie hlavného ťahúňa. Prúd je úmerný krútiacemu momentu, takže silne zaťažený generátor môže zastaviť turbínu, ktorá ho poháňa.
• Dôverovať napätiu naprázdno. Nie je to pracovné napätie; zmerajte pri zaťažení skôr, ako navrhnete okolo čísla.

Kde sa motor ako generátor už vyskytuje v skutočných produktoch

Rekuperačné brzdenie je vo výrobnej forme motor ako generátor. Keď elektrické vozidlo spomalí, keď akumulátorová vŕtačka uvoľní spúšť a keď sa rameno robota spomalí, ovládač nechá stroj pôsobiť ako brzda a tlačí rekuperovanú energiu späť do balíka. V robotike je to rutina a rovnaké kĺby, ktoré poháňajú priemyselné roboty dodávame motory na to, aby časť každého cyklu trávili skôr generovaním ako spotrebou.

Aplikácie, ako je táto, potrebujú motory, ktoré tolerujú tisíce zmien smeru bez drámy, na čo sú presne navrhnuté brúsené konštrukcie v našom sortimente robotov s hladkým chodom.

RS-785SL kartáčovaný jednosmerný motor pre čističe kĺbov Nízkohlučný brúsený motor s permanentným magnetom skonštruovaný pre opakované zmeny smeru, vhodný pre nástroje a experimenty s malými generátormi vyžadujúcimi spoľahlivý výkon. Zobraziť produkt →

V menšom meradle sa generácia objavuje v ručných baterkách a rádiách, naťahovacích baterkách, malých veterných turbínach, mikro-hydro-zostavách, rotopede a získavaní energie z dverí, turniketov a predajných mechanizmov. Žiadny z nich nepotrebuje účelový generátor. Potrebujú motor s permanentným magnetom, rozumný prevodový pomer alebo prispôsobenie rýchlosti a usmerňovač, kde výstup musí byť jednosmerný.

Posledné slovo pred roztočením hriadeľa

Mikromotory jednosmerného prúdu vyrábame od roku 1988, čo znamená, že sme sledovali, ako veľa z nich skončilo na strane generátora obvodu, niekedy kvôli dizajnu a niekedy náhodou. Ak pracujete na produkte, kde musí poháňať a generovať jeden motor, povedzte nám napätie, rýchlosť, krútiaci moment a pracovný cyklus, ktoré máte na mysli, a my vám pomôžeme zúžiť možnosti, či už ide o štandardný kartáčovaný model, bezkartáčový dizajn alebo prevodovú jednotku.

Ak by ste chceli najskôr vidieť, ako sa tieto motory správajú v reálnych zariadeniach, náš prehľad najbežnejšie aplikácie kefového jednosmerného motora je dobré miesto, kde začať.