Napięcie regulowane przez rezystor w obwodzie generatora

Majstruję przy tworzeniu obwodu, który pozwoli silnikowi wytworzyć energię do naładowania akumulatora. Mam to, co uważałem za silnik indukcyjny prądu przemiennego, który uratowałem ze starej świątecznej dekoracji.

Po zdjęciu silnika z obudowy nauczyłem się, że jest to silnik synchroniczny.

Ten o wartościach znamionowych 120 VAC 3,8 W 4,2 / 5 RMP

Może on wytwarzać prąd zwarciowy o wartości powyżej 200 woltów prądu przemiennego (lub prąd stały przy użyciu mostka prostowniczego) przy ~ 6,7 mA. Mógłbym uzyskać odczyt natężenia tylko od zwarcia przez prostownik. Może to oznaczać, że mój multimetr 7 USD nie radzi sobie dobrze z prądem zmiennym lub moja ignorancja w zakresie odczytu natężenia prądu zmiennego.

O dziwo (przynajmniej dla mnie), bez względu na to, jak to działałem: natężenie prądu pozostanie na stałym poziomie ~ 6,7 mA. W swoich majsterkach pomyślałem, że jest przynajmniej prawie prosta, która pokazuje, że rezystancja obwodu wyniesie maksymalne napięcie, jakie mogę uzyskać z samego silnika.

Opublikowany schemat to obwód testowy do gromadzenia punktów danych na ten temat.

Zastanawiam się, czy jest ktoś, kto ma pojęcie, co powoduje to zjawisko?

Oto wykres i wykres napięć w całym obwodzie (z każdego końca mostka prostownika), z uwzględnieniem różnych wartości R1.

Zdecydowanie kilka dobrych odpowiedzi. Nie jestem pewien, która odpowiedź jest najlepsza. Doceniam wszystkie dane wejściowe i wybiorę najlepszą odpowiedź, kiedy wrócę z pracy i będę miał czas na przeprowadzenie dalszych testów, a także rozebrać silnik, aby zobaczyć, co naprawdę dzieje się w środku.

Aby wyjaśnić: gra końcowa polega na maksymalizacji napięcia wejściowego, dzięki czemu mogę zmniejszyć napięcie później w obwodzie i podnieść natężenie prądu, aby nieco wydajniej naładować akumulator. Aby zrozumieć, dlaczego wydaje się, że z tego silnika pochodzi taka stała 6,5 ​​mA.

Mogę po prostu wrócić do swoich badań i wybrać na razie najlepszą odpowiedź. Jeśli napotkam coś interesującego w dalszej części drogi, postaram się napisać ponownie.

Świetna robota na eksperymencie!

Silnik, którego używasz jako generatora, ma wysoką impedancję wewnętrzną, głównie ze względu na uzwojenia i wewnętrzną strukturę magnetyczną. Możesz myśleć o tym jak o rezystorze wewnątrz silnika, który jest szeregowo z jego mocą wyjściową. Oczywiście nie jest to prawdziwy rezystor, tylko sposób na jego modelowanie.

Nie wspomniałeś o tym, ale kiedy eksperymentujesz, weź pod uwagę, że obciążenie na silnik działający jak generator może spowodować przyspieszenie lub zwolnienie silnika napędowego. Wpłynie to oczywiście na wyniki eksperymentu.

W elektronice wiemy, że maksymalna moc zostanie przeniesiona na obciążenie, gdy impedancja obciążenia dopasuje się do impedancji źródła. Interesujące może być dodanie kolumny do wykresu pokazującej moc w obciążeniu (= V ² / R), aby sprawdzić, czy można znaleźć punkt maksymalnego przeniesienia mocy. Będziesz musiał przedłużyć eksperyment o większe wartości oporu, najprawdopodobniej.

Po określeniu maksymalnej mocy, jaką można uzyskać z generatora, możesz następnie sprawdzić, czy jest on odpowiedni do zasilania urządzenia docelowego. Jeśli ma wystarczającą moc, najprawdopodobniej rozwiązanie będzie wymagało regulatora buck, aby skutecznie obniżyć wyższe napięcie.

Tak trzymaj.

W mierzonym zakresie generator w dużej mierze działa jak źródło prądu.

W celu pierwszego przybliżenia generator można modelować jako źródło napięcia szeregowo z rezystancją. Napięcie jest wprost proporcjonalne do prędkości obrotowej, a rezystancja jest właściwie ustalona.

Mówisz, że otrzymujesz 200 V napięcia otwartego obwodu i około 6,6 mA prądu zwarciowego. Zakładając, że generator nadal obraca się z tą samą prędkością, gdy jest zwarty jak w stanie otwartym, rezystancja wewnętrzna generatora wynosi (200 V) / (6,6 mA) = 30 kΩ. Ta wartość zostanie wypaczona, jeśli generator rzeczywiście zwolni, gdy wyjście zostanie zwarte. Oto uproszczony model generatora i diod prostowniczych:

Jeśli powyższe jest poprawne, otrzymasz w dużej mierze stały prąd dla obciążeń znacznie mniejszych niż 30 kΩ. Przy 30 kΩ powinieneś uzyskać połowę prądu zwarcia przy połowie napięcia w obwodzie otwartym. To jest punkt, w którym generator wytwarza maksymalną moc. Przy obciążeniu znacznie powyżej 30 kΩ generator będzie wyglądał w dużej mierze jak źródło napięcia 200 V.

Silnik indukcyjny nie wytwarzałby zbyt dużego napięcia w obwodzie prostownika. Wirnik może mieć niewielką ilość resztkowego magnetyzmu, aby umożliwić mu wytworzenie niewielkiego napięcia działającego jako synchroniczny generator z magnesem stałym.

Jeśli silnik wytwarza więcej niż 50 woltów, może to być silnik synchroniczny z magnesem trwałym, taki jak silnik zegara lub timera. Może to być również silnik prądu stałego z magnesem trwałym z komutatorem, ale byłoby to niezwykłe w przypadku małego silnika o tym poziomie napięcia.

Podczas korzystania z uszkodzonego silnika bardzo pomocne jest znalezienie wszystkich informacji oznaczonych na silniku i produkcie, z którego został usunięty. Jeśli produkt zawiera inne elementy elektryczne, które są podłączone do silnika, ważne jest, aby mieć te komponenty i móc je ponownie połączyć po ich usunięciu z silnikiem. Pomocna jest również wiedza na temat wszelkich innych zastosowań energii elektrycznej w produkcie.

Przed próbą użycia silnika jako generatora silnik należy przetestować jako silnik. Najlepiej przetestować go tak, jak był pierwotnie używany. Określ napięcie, prąd, moc i prędkość przy pierwotnym obciążeniu i bez obciążenia. Zmierz rezystancję prądu stałego.

Pomocne mogą być szczegółowe zdjęcia i wymiary.

W klasie silników na UCLA dowiedzieliśmy się, że każdy silnik jest również generatorem. Silniki synchroniczne będą generować i przejmować pobór mocy zgodnie z zależnością fazową między przyłożonym napięciem a położeniem silnika, gdy jest on obciążony. Gdy obciążenie jest ujemne (ktoś kręci korbą i próbuje przyspieszyć silnik), pobór mocy staje się ujemny. W ten sposób silnik synchroniczny staje się generatorem. Regulujesz moc wyjściową, regulując moc mechaniczną przyłożoną do wału.

Całość jest ćwiczeniem podobnym do księgowości finansowej: rozliczenie całej energii.

Nie sądzę, żeby Tesla miał na myśli prąd stały, kiedy wynalazł silniki prądu przemiennego.