Cum se utilizează motoare de curent continuu ca generatoare
Atât motoarele de curent continuu periate, cât și cele fără perii pot fi acționate și ca generatoare. Cu toate acestea, există câteva puncte importante de luat în considerare atunci când proiectați unitatea.
Fig. 1 Caracteristicile tensiunii-curent ale diferitelor înfășurări ale motorului RE 40 DC cu perii din metale prețioase la 500 rpm. Rețineți diferența de înălțime a fiecărei înfășurări. Imagine: maxon
Sunt potrivite și motoarele de curent continuu ca generatoare? Răspunsul scurt este da! Motoarele Maxon au un grad ridicat de eficiență - chiar și în modul generator. Relațiile de bază dintre viteză și tensiune și între curent și cuplu sunt, de asemenea, foarte simple. Următoarele sunt câteva reguli pentru selectarea cu succes a unității potrivite pentru funcționarea generatorului.
Tensiune continuă sau alternativă?
Pentru a genera o tensiune DC, alegeți un motor DC periat sau utilizați un motor DC fără perii (EC) cu un redresor de tensiune!
Pentru a genera o tensiune alternativă, alegeți un motor DC fără perii și contactați doar două faze! Senzorii Hall nu sunt necesari.
Viteza constantă kn
Generatoarele sunt adesea operate la viteze de 1000 rpm sau mai puțin. Pentru motoarele noastre DC mici, aceasta este o viteză foarte mică. Pentru a genera 10 V sau mai mult la 1000 rpm, aveți nevoie de o constantă de viteză de 100 rpm/V sau mai puțin. Înfășurările corespunzătoare nu sunt ușor de găsit în portofoliul de motoare maxon. Doar câteva înfășurări de înaltă rezistență la motoare mai mari îndeplinesc această cerință. Motoarele mai mici, pe de altă parte, au constante de viteză mai mari.
Tabelul 1 prezintă o selecție de motoare cu o constantă de turație scăzută (sau constantă ridicată a generatorului = tensiune generată pe turație).
Tabelul 1 Selectarea motoarelor cu constante de viteză reduse.
De obicei, numai înfășurarea motorului cu cea mai mare rezistență are o constantă de viteză mai mică de 100 rpm/V.
Fără a lua în considerare sarcina, înfășurarea motorului ar trebui să aibă o viteză constantă
sau mai mici.
Ca alternativă, turația motorului poate fi mărită și cu o cutie de viteze (vezi mai jos).
rezistenţă
Regula 2 solicită motoare cu o constantă mare a generatorului. Din păcate, aceste înfășurări au și rezistențe ridicate. O rezistență ridicată reduce tensiunea de ieșire sub sarcină, iar tensiunea de ieșire este sensibilă la curentul de sarcină.
Pentru a obține o tensiune stabilă pe o gamă mare de sarcini, alegeți un motor DC mare, unde rezistența este relativ scăzută - chiar și cu o constantă mare a generatorului!
Motoarele fără perii EC-i 40 cu cuplu ridicat de la maxon sunt foarte interesante în acest sens.
Restricții de performanță
Generatorul de motor nu trebuie ales numai pe baza performanței sale. Pentru a îndeplini cerințele de cuplu, este adesea necesar să se utilizeze un motor cu o putere de tip mult mai mare decât este necesar. Mai ales când turația este destul de mică în comparație cu turațiile tipice ale motorului.
Limite privind cuplul și viteza
Cuplul motorului determină dimensiunea și tipul generatorului de motor. Motorul necesită un cuplu continuu mai mare decât cuplul generatorului. La determinarea cuplului sau a curentului de sarcină, trebuie luat în considerare modul de funcționare. Generatorul funcționează continuu pentru o lungă perioadă de timp, în cicluri de funcționare intermitente sau numai în intervale scurte? În consecință, aveți nevoie de un motor DC cu cuplu continuu suficient sau curent continuu. Limita de turație a motorului trebuie, de asemenea, respectată. Cu toate acestea, datorită vitezei destul de mici, acest lucru nu este de obicei o provocare.
Limite privind curentul și tensiunea
Înfășurarea potrivită pentru un tip de motor dat rezultă din cerințele pentru curent și tensiune generată. Înfășurarea trebuie să poată genera tensiunea U necesară chiar și sub sarcină. Presupunând o viteză fixă a generatorului n, tensiunea generată Ut a înfășurării trebuie să fie mai mare decât U:
Fără a lua în considerare curentul de sarcină, constanta de turație este selectată conform regulii 2: Înfășurarea are nevoie de o rezistență suficient de mare. Deoarece curenții permiși scad odată cu creșterea rezistenței, ar trebui să verificați dacă curentul continuu este încă suficient.
Figura 1 arată foarte frumos efectele opuse ale diferitelor înfășurări:
Cu cât este mai mare rezistența la înfășurare, cu atât este mai mare tensiunea (fără sarcină) generată.
Dar: cu cât rezistența la înfășurare este mai mare, cu atât este mai sensibilă tensiunea de ieșire la schimbările de curent.
Aceste efecte opuse pot fi evitate într-o anumită măsură prin alegerea motoarelor mai mari care au rezistențe mai mici pentru aceeași constantă a generatorului (conform regulii 3).
Combinații cutie de viteze-motor
Folosiți trepte de viteză pentru a crește viteza foarte mică! Cu toate acestea, cutiile de viteze ale motorului maxon sunt adecvate doar într-o măsură limitată pentru rapoartele de transmisie la turații mai mari. Cutiile de viteze care pot fi inversate sunt cele mai potrivite: Deci, cutiile de viteze planetare cu una sau două trepte, precum și cutiile de viteze (sau modele speciale).
Motivele utilizării combinațiilor angrenaj-motor sunt mecanismele de acționare adesea foarte lente la generatoare; deoarece sunt conduse, de exemplu, de vânt, apă sau de mână. Câteva aspecte și recomandări remarcabile:
În aceste cazuri, cutiile de viteze sunt antrenate din partea de ieșire. Cu toate acestea, reductoarele maxon nu sunt special concepute pentru rotație inversă și eficiența este destul de modestă.
Angrenajele cu reducere mare (trei trepte și mai mari) nu pot fi inversate; deci nu se răsucesc atunci când sunt conduse cu cuplul continuu maxim. Angrenajele planetare cu două sau două trepte sunt mai potrivite. Acestea pot fi conduse de obicei din partea de ieșire.
Angrenajele cu piston sunt chiar mai bune. Acestea pot fi întoarse mult mai ușor, iar eficiența în această direcție este mai mare.
Caz special: motor DC ca tahometru DC
Pentru vitezometrele de curent continuu, utilizați motoare de curent continuu cu perii din metale prețioase. Alegeți înfășurarea în funcție de tensiunea tacho necesară și de intervalul de viteză al aplicației dvs.! Rezistența la înfășurare nu contează aici atâta timp cât rezistența la sarcină este de câțiva kW și curenții sunt corespunzător mici.