Dlaczego trudniej jest obracać silnik / generator z zwartymi zaciskami?

Wał niepodłączonego silnika można łatwo obracać względem silnika z zwartymi zaciskami. Jeżeli do zacisków podłączone jest obciążenie rezystancyjne, trudność obracania znajduje się gdzieś pośrodku.

Dlaczego to? (Używam silnika BLDC).

Muszę zacząć od jakiejś terminologii - przepraszam, jeśli jest to ezoteryczne, ale to dostosuje rzeczy do tego, jak ludzie mówią na ten temat.

Podczas obracania maszyny prądu stałego z magnesem stałym * twornik wytwarza wewnętrzne napięcie. Nazywa się to „EMF” ** zwory lub „tylny EMF”, jeśli maszyna pracuje jako silnik. Ten EMF jest zawsze generowany, gdy maszyna się obraca.

Kiedy przepływa prąd przez maszynę prądu stałego, wytwarza on moment obrotowy. Ten moment obrotowy jest zawsze generowany podczas obracania się maszyny, niezależnie od tego, czy jest to silnik, czy generator.

Po umieszczeniu oporu na zaciskach maszyny i obróceniu jej wału, generuje to pole elektromagnetyczne. Po podłączeniu rezystancji ten EMF powoduje przepływ prądu proporcjonalnego do EMF podzielonego przez zewnętrzny opór plus opór twornika maszyny. Ten prąd z kolei wytwarza moment obrotowy, który jest odporny na ruch (ze względu na zachowanie energii musi być w kierunku, w którym opiera się ruchowi).

Zwarcie maszyny stawia najmniejszy możliwy opór - nie można uzyskać wartości niższej niż 0 bez uciekania się do aktywnych obwodów. Tylny moment obrotowy w tym przypadku jest wyłącznie wynikiem siły elektromagnetycznej i odporności twornika. Zwiększenie rezystancji poprzez nałożenie rezystora oznacza mniej prądu dla tej samej prędkości maszyny, co oznacza mniejszy moment obrotowy. W skrajnym przypadku nie masz w ogóle rezystora, co oznacza nieskończony opór elektryczny - oznacza to, że tylny moment obrotowy będzie pochodził z efektów mechanicznych, takich jak tarcie (i wiatr, jeśli obracasz go tak szybko), a być może mechaniczne i efekty elektromechaniczne, gdy magnesy polowe działają na żelazo w tworniku.

* Nazywam to „maszyną” zamiast „silnikiem”, ponieważ może to być silnik lub generator, w zależności od tego, jak go używasz. Ale nie trzeba niczego zmieniać wewnętrznie, aby zmienić sposób jego używania - stąd „maszyna”.

** EMF oznacza „siłę elektromotoryczną”, która jest sprawiedliwym i starszym terminem „napięcie”. Głupio wydaje się mieć dwa terminy, ale czasem jest to przydatne.

„przykładanie obciążenia rezystancyjnego” do pracującego silnika polega zasadniczo na działaniu hamulca elektrycznego . Jako pierwsze przybliżenie moment obrotowy wytwarzany przez silnik jest proporcjonalny do prądu, co powoduje, że obracanie silnika jest trudniejsze, gdy rezystancja obciążenia maleje. Po zwarciu zacisków występuje jedynie wewnętrzny opór silnika, który ogranicza prąd.

Kiedy czytam zaakceptowaną odpowiedź, mój mózg wpadł na następujące uproszczenie, które moim zdaniem jest luźno dokładne (?):

Silniki to zarówno dynama, jak i elektromagnesy.

Obracanie silnika wywołuje jego właściwości jako dynama.

Ponieważ zaciski silnika są zwarte razem, generowane napięcie jest przykładane do uzwojenia cewki silnika, przywołując właściwości silnika jako elektromagnesu na własnej osi.