miten tasavirtamoottoria voidaan käyttää generaattorina: käytännön sovellukset, valinta, suorituskyky

Jossain laatikossa on pieni tasavirtamoottori, joka odottaa työtä, pelastettuna rikkinäisestä lelusta, käsituulettimesta tai vanhasta tulostimesta. Olet lukenut, että se voi toimia myös taaksepäin generaattorina, ja nyt haluat tietää, onko se todella totta ja miten se tehdään oikein.

Lyhyt vastaus: kyllä, eikä siihen ole mitään temppua. Kestomagneetti-DC-moottori ja kestomagneetti-DC-generaattori ovat sama kone, vain kuvataan vastakkaisista päistä. Olemme rakentaneet mikrotasavirtamoottoreita Yuyaossa vuodesta 1988, ja generaattorikysymys tulee jatkuvasti esille, opiskelijoista pienen tuuliturbiinin kytkemisestä insinööreihin, jotka lisäävät käsikammen latausvaihtoehdon. Tässä on se, millä itse asiassa on merkitystä.

Miksi tasavirtamoottoria voidaan käyttää generaattorina

Energian muuntaminen tasavirtakoneen sisällä on symmetristä. Työnnä virta magneettikentässä olevan kelan läpi ja kela työnnetään sivuttain, jolloin roottori kääntyy. Käännä sen sijaan samaa roottoria ja käämi pyyhkäisee kentän läpi, sen yhdistävä magneettivuo muuttuu ja jännite ilmestyy liittimiin. Tämä on Faradayn induktiolaki, joka tekee täsmälleen sen, mitä se tekee jokaisessa koskaan rakennetussa generaattorissa.

Se, mikä tekee harjatusta tasavirtamoottorista niin kätevän, on sen kommutaattori. Ankkurin sisällä indusoitunut jännite on vaihtuva, koska kukin kela kulkee pohjoisnavan ja sitten etelänavan ali. Kommutaattori vaihtaa yhteyden ulkomaailmaan juuri oikealla hetkellä, joten molemmat liittimet pitävät kiinteän napaisuuden. Se on mekaaninen tasasuuntaaja, ja siksi harjattu moottori antaa sinulle tasavirtaa ilman yhtä elektronista komponenttia.

Siisti osa on, että yksi numero tekee kaksi työtä. Jännitevakio, joka kertoo kuinka nopeasti moottori pyörii volttia kohden, kertoo myös kuinka paljon jännitettä se tuottaa per kierros. Moottori, jonka nimellisjännite on 12 V ja 6 000 rpm ilman kuormitusta, tuottaa noin 12 V, kun jokin muu pyörittää sitä 6 000 rpm:iin.

Harjattu vai harjaton: mitä johtimista tulee

Molemmat perheet voivat tuottaa, mutta he antavat sinulle erilaista sähköä, ja tämä ero ratkaisee, kuinka paljon työtä muun piirin on tehtävä.

Harjatut DC-moottorit tuottavat tasavirtaa

Pyöritä akselia ja DC ilmestyy liittimiin, ja kommutaatiosta tulee aaltoilu päällä. Kaksi johtoa, muuta ei tarvita, ja yleismittari näyttää lukeman välittömästi.

Harjattomat tasavirtamoottorit tuottavat kolmivaiheista vaihtovirtaa

Harjattomassa moottorissa käämit ovat staattorissa ja magneetit pyörivät, joten akselin pyörittäminen indusoi staattorin johtimiin kolmivaiheisen jännitteen, joka on tyypillisessä BLDC:ssä puolisuunnikkaan muotoinen ja PMSM:ssä sinimuotoinen. Mikään ei tasasuuntaa sitä mekaanisesti, joten tarvitset kolmivaiheisen sillan ja tasoituskondensaattorin tai aktiivista tasasuuntausta tukevan ohjaimen, ennen kuin energia voi ladata akkua.

Moottorin muuttaminen generaattoriksi askel askeleelta

Useimmat ihmiset aloittavat millä tahansa moottorilla, joka on jo penkillä, ja se on täysin hyvä lähestymistapa. Leluissa ja kannettavissa laitteissa käytettävät pienet harjatut moottorit ovat klassinen valinta ensimmäiseen tuuliturbiini- tai käsikammen kokeeseen, koska ne sisältävät kestomagneetteja ja tuottavat luettavan jännitteen vain muutamalla sadalla kierroksella.

RS-977 nopea harjattu tasavirtamoottori ruohonleikkureille Kestomagneettiharjattu moottori, joka tarjoaa nopean tehon ja vakaan kuormituskapasiteetin, mikä on olennaista sovitettaessa jännitettä rpm pienissä rakennuksissa. Näytä tuote →

1. Aloita oikealla koneella. Siinä on oltava kestomagneetit. Harjattu kestomagneettimoottori lelusta, tuulettimesta tai tulostimesta on kelvollinen, samoin kuin harjaton moottori. Induktio- ja haavakenttäkoneet eivät toimi samalla tavalla.
2. Irrota elektroniikka. Jos moottorin mukana toimitettiin ohjainkortti, nopeussäädin tai akku, eristä se. Haluat raakamoottoriliittimet.
3. Yhdistä akseli voimanlähteeseen. Käsikampi, potkuri, vesipyörä tai turbiini käy, kunhan se pyörittää akselia tasaisesti.
4. Mittaa avoimen piirin jännite. Aseta yleismittari DC volttiin harjatussa moottorissa ja AC voltissa harjattomassa moottorissa, pyöritä sitten käsin ja katso lukeman seuraavan nopeuttasi.
5. Huomaa voltit per rpm. Pyöritä tunnetulla nopeudella, tallenna jännite, ja sinulla on vakio, jonka tarvitset kaiken muun kokoamiseen.
6. Korjaa tarvittaessa. Kolmivaiheinen silta ja kondensaattori harjattomalle moottorille; harjatun kondensaattorin napojen poikki riittää yleensä harjatun kondensaattorin lisäksi, jos syötät akkua, sulkudiodi.
7. Lisää kuorma ja mittaa uudelleen. Odota, että jännite laskee, koska käämivastuksen läpi kulkeva virta maksaa aina voltteja.
8. Varo lämpöä ja harjan kipinöintiä. Jos moottori käy kuumana, käytät enemmän virtaa kuin se pystyy katkaisemaan.

Kuinka paljon jännitettä ja tehoa voit realistisesti saada?

Jännite skaalautuu nopeudella lähes lineaarisesti, mikä tekee laskemisesta helppoa. Jaa nimellisjännite kuormittamattomalla nopeudella ja saat generaattorin vakion. Tyypilliselle mikromoottorille, joka vakio laskeutuu jonnekin yhdestä kolmeen volttiin tuhatta rpm:tä kohti, minkä vuoksi laiska käsikampi tuottaa voltin tai kaksi, kun taas muutaman tuhannen rpm:n turbiini voi saavuttaa moottorin nimellisjännitteen.

Avoimen piirin jännite on optimistinen luku. Heti kun virta kulkee, liittimen jännite laskee virralla kerrottuna käämin vastuksella. Pienessä moottorissa ankkurin resistanssi voi olla muutama ohmi, joten yhden vahvistimen vetäminen voi maksaa useita voltteja. Mittaa uudelleen kuorman ollessa kytkettynä; tämä on luku, jonka piirisi todella näkee.

Teho seuraa vääntömomenttia. Generaattorin antama virta on verrannollinen akseliin kohdistettuun vääntömomenttiin, joten heikko voimanlähde alhaisella nopeudella antaa sinulle jännitteen ilman virtaa sen takana. Karkeana ohjeena voidaan sanoa, että pieni harjattu moottori, jota käytetään kunnollisella osalla nimellisnopeudestaan, palauttaa puolet ja kolme neljäsosaa käyttämästäsi mekaanisesta tehosta, ja käämitysvastus, harjan pudotus, laakerien kitka ja rautahäviöt vievät loput.

Moottorin valinta generaattorikäyttöön

Jos valitset moottorin nimenomaan generointia varten, katso etiketissä olevan numeron ohi ja tarkista sen sijaan muutama ominaisuus.

• Kestomagneetit poikkeuksetta. Ferriitti- tai harvinaisten maametallien magneetit antavat sinulle virityskentän ilmaiseksi, mikä mahdollistaa generoinnin näin pienessä koneessa.
• Alhainen käämitysvastus, joten vähemmän mekaanista panostasi muuttuu lämmöksi kuparissa.
• Matala tyhjävirta ja hellävarainen hammastus, koska sileät ankkurit alkavat pyöriä pienemmällä vaivalla, kun kevyt tuuli tai käsikammi on päämoottorisi.
• Nopeusluokitus, joka sopii ajollesi. Koska jännite nousee rpm:n myötä, nopeampi moottori tarvitsee vähemmän kierroksia saavuttaakseen hyödyllisen tehon.
• Vaihteisto, harkitusti käytetty. Normaalikäytössä vaihdemoottori vaihtaa nopeuden vääntömomentille; sukupolvessa voit ajaa sitä toisin päin, jolloin hidas vesipyörä pyörittää moottorin akselia paljon nopeammin, kunhan hyväksyt ylimääräisen kitkan ja häviöt.

Moottorit, jotka pyörivät helposti ja kuluttavat vähän virtaa ilman kuormaa, ovat yleensä ystävällisimpiä generaattoreita, mikä on osa syytä, miksi pidämme luettelossamme energiaa säästäviä harjattuja malleja. Ne käyttäytyvät ennustettavasti, kun energia virtaa toiseen suuntaan, ja niiden pienemmät häviöt jättävät enemmän vaivaa piiriin käämien sijaan.

Pitkäikäinen RS-540 harjattu tasavirtamoottori pölynimureihin Kestävä harjattu kestomagneettimoottori, jolla on ennakoitavissa oleva matalakuormituskäyttäytyminen, hyödyllinen, kun pitkä käyttöikä ja kaksisuuntainen energiavirta ovat tärkeitä. Näytä tuote →

Virheet, jotka saavat ihmiset kiinni

• Odotetaan minkä tahansa moottorin toimivan. Varjostettu napainen tai kolmivaiheinen oikosulkumoottori ei tuota hyödyllistä tehoa ilman ulkoista viritystä.
• Pyörii liian hitaasti. Jännite on verrannollinen nopeuteen, joten rauhallinen kampi ei anna juuri mitään.
• Harjaton moottori unohtuu korjata. Akun napoihin syötetty kolmivaiheinen vaihtovirta on hyvä tapa vahingoittaa jotain.
• Alkuperäisen ohjaimen jättäminen kytkettynä. Kuljettajan takaisinsyöttö oman loppuvaiheen kautta päättyy harvoin hyvin.
• Harjan kulumisen huomioiminen. Harjat ovat kulutusosia, ja jatkuva tuotanto on niille vaikeampaa kuin satunnainen moottorikäyttö.
• Voimakoneen ylikuormitus. Virta on verrannollinen vääntömomenttiin, joten raskaasti kuormitettu generaattori voi pysäyttää sitä käyttävän turbiinin.
• Luotetaan avoimen piirin jännitteeseen. Se ei ole käyttöjännite; mittaa kuormitettuna ennen kuin suunnittelet numeron ympärille.

Missä Motor-as-Generator jo tapahtuu oikeissa tuotteissa

Regeneratiivinen jarrutus on tuotantomuodossa moottori generaattorina. Kun sähköajoneuvo hidastaa vauhtia, kun akkuporakone vapauttaa liipaisimen ja kun robottikäsi hidastaa, ohjain antaa koneen toimia jarruna ja työntää talteen otetun energian takaisin pakkaukseen. Robotiikassa tämä on rutiinia, ja samat nivelet, jotka ajavat teollisuusrobotit toimitamme moottoreita kuluttaaksemme osan jokaisesta syklistä tuottamiseen kuin kuluttamiseen.

Sellaiset sovellukset tarvitsevat moottoreita, jotka sietävät tuhansia suunnanmuutoksia ilman dramatiikkaa, ja juuri sitä varten robottivalikoimamme pehmeästi toimivat harjatut mallit on suunniteltu.

RS-785SL harjattu tasavirtamoottori nivelpuhdistimiin Vähäkohinainen harjattu kestomagneettimoottori, joka on rakennettu toistuvia suunnanmuutoksia varten, soveltuu työkaluihin ja pieniin generaattorikokeisiin, jotka vaativat luotettavaa tehoa. Näytä tuote →

Pienemmässä mittakaavassa sukupolvi kasvaa käsikäyttöisissä taskulampuissa ja radioissa, polttolampuissa, pienissä tuuliturbiineissa, mikrohydrojärjestelmissä, kuntopyörissä ja energian keräämisessä ovista, kääntöporteista ja myyntimekanismeista. Mikään näistä ei vaadi tarkoitukseen rakennettua generaattoria. He tarvitsevat kestomagneettimoottorin, järkevän välityssuhteen tai nopeussovituksen ja tasasuuntaajan, jossa lähdön on oltava tasavirtaa.

Viimeinen sana ennen kuin pyörität akselia

Olemme valmistaneet mikrotasavirtamoottoreita vuodesta 1988, mikä tarkoittaa, että olemme nähneet kuinka monet niistä päätyvät piirin generoivalle puolelle, joskus suunnittelusta ja joskus vahingossa. Jos työskentelet tuotteen parissa, jossa yhden moottorin on käytettävä ja tuotettava, kerro meille jännite, nopeus, vääntö ja käyttösuhde, niin autamme sinua rajaamaan vaihtoehtoja, onko kyseessä tavallinen harjattu malli, harjaton malli vai vaihdeyksikkö.

Jos haluat ensin nähdä, kuinka nämä moottorit käyttäytyvät todellisissa laitteissa, katso yleiskatsaus yleisimmät harja-DC-moottorisovellukset on hyvä paikka aloittaa.