Vom Widerstand im Generatorstromkreis geregelte Spannung

Ich bastele also an einer Schaltung, mit der ein Motor Strom zum Laden einer Batterie erzeugen kann. Ich habe diesen, was ich vermutete, einen Wechselstrom-Induktionsmotor, den ich aus einer alten Weihnachtsdekoration geborgen habe.

Nachdem ich den Motor aus dem Gehäuse genommen habe, habe ich erfahren, dass es sich um einen Synchronmotor handelt.

Dieser mit den Nennleistungen von 120VAC 3,8W 4,2 / 5 RMP

Es kann im Kurzschluss (oder Gleichstrom über eine Gleichrichterbrücke) bei ~ 6,7 mA über 200 Volt Wechselstrom ausgeben. Ich konnte die Stromstärke nur von einem Kurzschluss durch den Gleichrichter ablesen. Könnte sein, dass mein 7-Dollar-Multimeter mit Wechselstrom nicht gut abschneidet oder dass ich das Lesen der Wechselstromstromstärke nicht kenne.

Seltsamerweise (zumindest für mich), egal wie ich es arbeitete: Die Stromstärke würde bei einer konstanten Obergrenze von ~ 6,7 mA bleiben. Bei meinen Bastelarbeiten habe ich herausgefunden, dass es zumindest fast eine gerade Linie gibt, die zeigt, dass der Widerstand, der der Schaltung gegeben wird, eine maximale Spannung ausgibt, die ich vom Motor selbst erhalten kann.

Das angegebene Diagramm ist eine Testschaltung zum Sammeln von Datenpunkten.

Ich frage mich, ob jemand eine Idee hat, was dieses Phänomen verursacht.

Hier ist ein Diagramm und eine Grafik der Spannungen über den gesamten Stromkreis (von beiden Enden der Gleichrichterbrücke) angesichts der unterschiedlichen Werte von R1.

Auf jeden Fall einige gute Antworten. Ich bin mir nicht sicher, welche die beste Antwort ist. Ich schätze alle Eingaben und werde die beste Antwort auswählen, sobald ich von der Arbeit zurück bin und Zeit habe, weitere Tests durchzuführen, und den Motor auseinander nehmen, um zu sehen, was wirklich im Inneren vor sich geht.

Zur Verdeutlichung: Das Endspiel besteht darin, die eingehende Spannung zu maximieren, damit ich die Spannung später in der Schaltung reduzieren und die Stromstärke erhöhen kann, um eine Batterie etwas effizienter zu laden. Auch um zu verstehen, warum diese Konstante 6,5 mA von diesem Motor zu kommen scheint.

Ich kann einfach zu meiner Forschung zurückkehren und eine beste Antwort für den Moment auswählen. Wenn ich später auf etwas Interessantes stoße, werde ich es erneut veröffentlichen.

Großartige Arbeit beim Experiment!

Der Motor, den Sie als Generator verwenden, hat eine hohe interne Impedanz, die hauptsächlich auf die Wicklungen und die interne Magnetstruktur zurückzuführen ist. Sie können sich dies als einen Widerstand innerhalb des Motors vorstellen, der mit seinem Ausgang in Reihe geschaltet ist. Natürlich ist dies kein wirklicher Widerstand, sondern nur eine Art, ihn zu modellieren.

Sie haben es nicht erwähnt, aber wenn Sie experimentieren, denken Sie daran, dass die Belastung Ihres Motors als Generator dazu führen kann, dass der Antriebsmotor schneller oder langsamer wird. Dies wirkt sich natürlich auf die Ergebnisse Ihres Experiments aus.

In der Elektronik wissen wir, dass die maximale Leistung auf eine Last übertragen wird, wenn die Lastimpedanz mit der Quellenimpedanz übereinstimmt. Es kann interessant sein, Ihrem Diagramm eine Spalte hinzuzufügen, die die Leistung in der Last (= V ² / R) anzeigt , um festzustellen, ob Sie den Punkt der maximalen Leistungsübertragung finden können. Sie müssen Ihr Experiment höchstwahrscheinlich mit höheren Widerstandswerten erweitern.

Nachdem Sie die maximale Leistung ermittelt haben, die Sie von Ihrem Generator erhalten können, können Sie feststellen, ob er für die Stromversorgung Ihres Zielgeräts geeignet ist. Wenn es genug Leistung hat, erfordert die Lösung höchstwahrscheinlich einen Buck-Regler, um die höhere Spannung effizient herunterzudrehen.

Mach weiter so.

Über den von Ihnen gemessenen Bereich wirkt der Generator weitgehend wie eine Stromquelle.

In erster Näherung kann der Generator als Spannungsquelle in Reihe mit einem Widerstand modelliert werden. Die Spannung ist direkt proportional zur Drehzahl und der Widerstand ist angemessen fest.

Sie sagen, Sie erhalten eine Leerlaufspannung von 200 V und einen Kurzschlussstrom von ca. 6,6 mA. Unter der Annahme, dass sich der Generator beim Kurzschluss immer noch mit der gleichen Drehzahl dreht wie beim Öffnen, beträgt der Innenwiderstand des Generators (200 V) / (6,6 mA) = 30 kΩ. Dieser Wert wird verzerrt, wenn der Generator tatsächlich langsamer wurde, als der Ausgang kurzgeschlossen wurde. Hier ist das vereinfachte Modell Ihrer Generator- und Gleichrichterdioden:

Wenn das oben Gesagte zutrifft, erhalten Sie für Lasten mit deutlich weniger als 30 kΩ einen weitgehend konstanten Strom. Bei 30 kΩ sollten Sie die Hälfte des Kurzschlussstroms bei der Hälfte der Leerlaufspannung erhalten. Dies ist der Punkt, an dem der Generator maximale Leistung erzeugt. Bei einer Last von deutlich über 30 kΩ sieht der Generator weitgehend wie eine Spannungsquelle von 200 V aus.

Ein Induktionsmotor würde nicht sehr viel Spannung in einer Gleichrichterschaltung erzeugen. Der Rotor kann eine geringe Menge an Restmagnetisim aufweisen, damit er eine kleine Spannung erzeugen kann, die als Permanentmagnet-Synchrongenerator wirkt.

Wenn der Motor mehr als 50 Volt erzeugt, kann es sich um einen Permanentmagnet-Synchronmotor wie einen Uhr- oder Zeitgebermotor handeln. Es könnte auch ein Permanentmagnet-Gleichstrommotor mit einem Kommutator sein, aber das wäre für einen kleinen Motor bei diesem Spannungsniveau ungewöhnlich.

Bei Verwendung eines geborgenen Motors ist es sehr hilfreich, alle auf dem Motor und dem Produkt, von dem er entfernt wurde, gekennzeichneten Informationen zu finden. Wenn das Produkt andere elektrische Komponenten enthält, die an den Motor angeschlossen sind, ist es wichtig, dass diese Komponenten vorhanden sind und wieder angeschlossen werden können, nachdem sie und der Motor entfernt wurden. Es ist auch hilfreich, über jede andere Verwendung von elektrischer Energie im Produkt Bescheid zu wissen.

Vor dem Versuch, einen Motor als Generator zu verwenden, sollte der Motor als Motor getestet werden. Es ist am besten, es so zu testen, wie es ursprünglich verwendet wurde. Bestimmen Sie Spannung, Strom, Leistung und Geschwindigkeit mit der ursprünglichen Last und ohne Last. Den Gleichstromwiderstand messen.

Detaillierte Bilder und Abmessungen können hilfreich sein.

In der Motorklasse der UCLA haben wir gelernt, dass jeder Motor auch ein Generator ist. Synchronmotoren erzeugen und bocken die Leistungsaufnahme entsprechend der Phasenbeziehung zwischen der angelegten Spannung und der Motorposition, wenn sie unter Last stehen. Wenn die Last negativ ist (jemand dreht die Kurbel und versucht, den Motor schneller laufen zu lassen), wird die Leistungsaufnahme negativ. So wird aus einem Synchronmotor ein Generator. Sie regulieren die Leistung, indem Sie die auf die Welle ausgeübte mechanische Leistung regulieren.

Das Ganze ist eine Übung ähnlich der Finanzbuchhaltung: die gesamte Energie berücksichtigen.

Ich glaube nicht, dass Tesla Gleichstrom im Sinn hatte, als er Wechselstrommotoren erfand.