Почему сложнее повернуть двигатель / генератор с закороченными клеммами?
14
Вал не подключенного двигателя легко вращается относительно двигателя с закороченными клеммами. Если к клеммам подключена резистивная нагрузка, сложность поворота находится где-то посередине.
Обычно источники электропитания имеют постоянное напряжение, поэтому нагрузка с меньшим сопротивлением считается большей нагрузкой. Не могли бы вы отредактировать свой заголовок, пожалуйста?
ТимВескотт
Не в моем опыте, закороченные клеммы сложнее с щеткой постоянного тока с постоянным магнитом или двигателем BLDC. Будьте конкретны о типе двигателя, который вы используете.
Neil_UK
@Neil_UK Я согласен с тобой. Я думаю, это то, что я изложил в описании.
а
Ответы:
39
Я должен начать с некоторой терминологии - извините, если она эзотерична, но это приведет вещи в соответствие с тем, как люди говорят на эту тему.
При включении машины постоянного тока с постоянным магнитом * якорь генерирует внутреннее напряжение. Это называется «ЭДС» ** якоря или «ЭДС назад», если машина работает как двигатель. Эта ЭДС всегда генерируется, когда машина поворачивается.
Когда вы пропускаете ток через машину постоянного тока, он генерирует крутящий момент. Этот крутящий момент всегда генерируется при вращении машины, независимо от того, двигатель это или генератор.
Когда вы прикладываете сопротивление к клеммам машины и поворачиваете ее вал, она генерирует эту ЭДС. При подключенном сопротивлении эта ЭДС вызывает протекание тока, пропорционального ЭДС, деленной на внешнее сопротивление плюс сопротивление якоря машины. Этот ток, в свою очередь, генерирует крутящий момент, который сопротивляется движению (из-за сохранения энергии он должен быть в направлении, чтобы сопротивляться движению).
Короткое замыкание машины создает наименьшее возможное сопротивление - вы не можете опускаться ниже 0, не прибегая к активным схемам. Крутящий момент в этом случае является чисто результатом ЭДС и сопротивления якоря. Увеличение сопротивления путем установки резистора означает меньший ток для той же скорости машины, что означает меньший обратный крутящий момент. В крайнем случае у вас вообще нет резистора, что означает бесконечное электрическое сопротивление - это означает, что обратный момент будет зависеть от механических воздействий, таких как трение (и ветер, если вы поворачиваете его так быстро), и, возможно, механического и электромеханические эффекты при работе магнитов поля против железа в якоре.
* Я называю это «машиной» вместо «двигателя», потому что это может быть двигатель или генератор, в зависимости от того, как вы его используете. Но вам не нужно ничего менять внутренне, чтобы изменить то, как оно используется - следовательно, «машина».
** ЭДС означает «электродвижущая сила», что является более ранним термином «напряжение». Кажется глупым иметь два термина, но иногда это полезно.
Я ценю фундаментальное объяснение. Я нахожу много информации относительно «что» в работе двигателя постоянного тока, но «почему» труднее найти.
а
Вы упомянули активную схему - есть ли примеры приводов двигателей, которые активно вводят ток в ответ на обратную ЭДС, чтобы обеспечить лучшее торможение, чем замыкание клемм?
Восстановить Монику - ζ--
3
@ Андрей Ахметов да. Фактически, возможно построить усилитель, выходной импеданс которого отрицателен и равен по величине сопротивлению якоря двигателя. Затем, в целях динамики двигателя, система приближается к работе двигателя с обмоткой с нулевым сопротивлением. Регулирование скорости значительно (но не идеально) улучшено, в том числе регулирование до скорости = 0. Я не уверен, использовалось ли это для торможения двигателя, но какое-то время оно использовалось в 1970-х годах для регулирования скорости двигателя кассетной ленты диски в высококачественной потребительской аудиотехнике.
Тим Уэскотт
@ ТимВескотт Аккуратно, спасибо!
Восстановить Монику - ζ--
1
@AndreyAkhmetov Если вы хотите хороший уровень контроля, вы можете сделать то, что сказал Тим, но для быстрого и грязного метода вы можете просто привести двигатель в противоположную сторону. (конечно, в механическом режиме) Это также заканчивается рекуперативным торможением, поэтому убедитесь, что ваша восходящая схема справится с этим.
AaronD
4
«Приложение резистивной нагрузки» к работающему двигателю - это, по сути, работа электрического тормоза . В первом приближении крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален току, то есть вращение двигателя становится сложнее, поскольку сопротивление нагрузки уменьшается. Когда вы закорачиваете клеммы, только внутреннее сопротивление двигателя ограничивает ток.
Когда я читал принятый ответ, мой мозг придумал следующее упрощение, которое, я думаю, не совсем точно (?):
Моторы являются как динамо, так и электромагнитами.
Вращение двигателя вызывает его свойства как динамо.
Поскольку клеммы двигателя закорочены вместе, генерируемое напряжение подается на обмотки катушки двигателя, вызывая свойства двигателя как электромагнит на его собственной оси.
Каждый мотор тоже генератор. Поместите механическое сопротивление на это, и это тянет электроэнергию. Подайте крутящий момент (отрицательное сопротивление), и он подает электрическую энергию. Первый закон термодинамики находится в контроле.
Ответы:
Я должен начать с некоторой терминологии - извините, если она эзотерична, но это приведет вещи в соответствие с тем, как люди говорят на эту тему.
При включении машины постоянного тока с постоянным магнитом * якорь генерирует внутреннее напряжение. Это называется «ЭДС» ** якоря или «ЭДС назад», если машина работает как двигатель. Эта ЭДС всегда генерируется, когда машина поворачивается.
Когда вы пропускаете ток через машину постоянного тока, он генерирует крутящий момент. Этот крутящий момент всегда генерируется при вращении машины, независимо от того, двигатель это или генератор.
Когда вы прикладываете сопротивление к клеммам машины и поворачиваете ее вал, она генерирует эту ЭДС. При подключенном сопротивлении эта ЭДС вызывает протекание тока, пропорционального ЭДС, деленной на внешнее сопротивление плюс сопротивление якоря машины. Этот ток, в свою очередь, генерирует крутящий момент, который сопротивляется движению (из-за сохранения энергии он должен быть в направлении, чтобы сопротивляться движению).
Короткое замыкание машины создает наименьшее возможное сопротивление - вы не можете опускаться ниже 0, не прибегая к активным схемам. Крутящий момент в этом случае является чисто результатом ЭДС и сопротивления якоря. Увеличение сопротивления путем установки резистора означает меньший ток для той же скорости машины, что означает меньший обратный крутящий момент. В крайнем случае у вас вообще нет резистора, что означает бесконечное электрическое сопротивление - это означает, что обратный момент будет зависеть от механических воздействий, таких как трение (и ветер, если вы поворачиваете его так быстро), и, возможно, механического и электромеханические эффекты при работе магнитов поля против железа в якоре.
* Я называю это «машиной» вместо «двигателя», потому что это может быть двигатель или генератор, в зависимости от того, как вы его используете. Но вам не нужно ничего менять внутренне, чтобы изменить то, как оно используется - следовательно, «машина».
** ЭДС означает «электродвижущая сила», что является более ранним термином «напряжение». Кажется глупым иметь два термина, но иногда это полезно.
источник
«Приложение резистивной нагрузки» к работающему двигателю - это, по сути, работа электрического тормоза . В первом приближении крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален току, то есть вращение двигателя становится сложнее, поскольку сопротивление нагрузки уменьшается. Когда вы закорачиваете клеммы, только внутреннее сопротивление двигателя ограничивает ток.
источник
Когда я читал принятый ответ, мой мозг придумал следующее упрощение, которое, я думаю, не совсем точно (?):
Моторы являются как динамо, так и электромагнитами.
Вращение двигателя вызывает его свойства как динамо.
Поскольку клеммы двигателя закорочены вместе, генерируемое напряжение подается на обмотки катушки двигателя, вызывая свойства двигателя как электромагнит на его собственной оси.
источник