كيف يمكن استخدام محرك التيار المستمر كمولد: التطبيقات العملية، الاختيار، الأداء

يوجد في مكان ما في أحد الأدراج محرك تيار مستمر صغير ينتظر وظيفة، وقد تم إنقاذه من لعبة مكسورة، أو مروحة يدوية، أو طابعة قديمة. لقد قرأت أنه يمكن أيضًا تشغيله بشكل عكسي كمولد، والآن تريد معرفة ما إذا كان هذا صحيحًا حقًا وكيفية القيام بذلك بشكل صحيح.

الإجابة المختصرة: نعم، ولا يوجد أي خدعة. محرك التيار المستمر ذو المغناطيس الدائم ومولد التيار المستمر ذو المغناطيس الدائم هما نفس الآلة، ولكن يتم وصفهما من طرفين متقابلين فقط. لقد قمنا ببناء محركات تيار مستمر صغير في يوياو منذ عام 1988، ويظهر سؤال المولد باستمرار، بدءًا من الطلاب الذين يقومون بتوصيل توربينات رياح صغيرة إلى المهندسين الذين يضيفون خيار الشحن اليدوي. وهنا ما يهم في الواقع.

لماذا يمكن استخدام محرك التيار المستمر كمولد؟

تحويل الطاقة داخل جهاز DC متماثل. يُدفع التيار عبر ملف موضوع في مجال مغناطيسي، ويُدفع الملف إلى الجانب، وبالتالي يدور الجزء المتحرك. قم بتشغيل نفس الجزء الدوار بدلاً من ذلك، وسيمر الملف عبر المجال، ويتغير التدفق المغناطيسي الذي يربطه، ويظهر الجهد عبر الأطراف. هذا هو قانون فاراداي للتحريض الذي يفعل بالضبط ما يفعله في كل مولد تم بناؤه على الإطلاق.

ما يجعل محرك DC المصقول مريحًا للغاية هو عاكس التيار الخاص به. داخل عضو الإنتاج يتناوب الجهد المستحث، لأن كل ملف يمر تحت القطب الشمالي ثم القطب الجنوبي. يقوم المبدل بتبديل الاتصال بالعالم الخارجي في اللحظة المناسبة تمامًا، بحيث يحافظ المحطتان على قطبية ثابتة. إنه مقوم ميكانيكي، وهذا هو السبب في أن المحرك المصقول يمنحك التيار المستمر بدون مكون إلكتروني واحد.

الجزء الأنيق هو أن رقمًا واحدًا يؤدي وظيفتين. إن ثابت الجهد الذي يخبرك بمدى سرعة دوران المحرك لكل فولت يخبرك أيضًا بمقدار الجهد الذي ينتجه في كل دورة. المحرك المقدر بـ 12 فولت و6000 دورة في الدقيقة بدون حمل سيولد ما يقرب من 12 فولت عندما يقوم شيء آخر بتدويره بسرعة تصل إلى 6000 دورة في الدقيقة.

ناعم أو بدون فرش: ما يخرج من الأسلاك

يمكن لكلا العائلتين توليد الكهرباء، لكنهما يزودانك بكهرباء مختلفة، وهذا الاختلاف يحدد مقدار العمل الذي يجب على بقية دائرتك القيام به.

توفر محركات DC المصقولة تيارًا مباشرًا

قم بتدوير العمود وسيظهر التيار المستمر عند الأطراف، مع ظهور تموج في الأعلى من عملية التبديل. سلكان، لا حاجة لأي شيء آخر، ويظهر المقياس المتعدد القراءة على الفور.

توفر محركات DC بدون فرش تيارًا متناوبًا ثلاثي الطور

في المحرك بدون فرش، توضع اللفات في الجزء الثابت وتدور المغناطيسات، لذا فإن تدوير العمود يحفز جهدًا ثلاثي الطور على أطراف الجزء الثابت، شبه منحرف في BLDC نموذجي وجيبي في PMSM. لا شيء يصحح الأمر ميكانيكيًا، لذلك تحتاج إلى جسر ثلاثي الطور بالإضافة إلى مكثف تنعيم، أو وحدة تحكم تدعم التصحيح النشط، قبل أن تتمكن هذه الطاقة من شحن البطارية.

تحويل المحرك إلى مولد، خطوة بخطوة

يبدأ معظم الناس بأي محرك موجود بالفعل على المقعد، وهذا أسلوب جيد تمامًا. إن المحركات الصغيرة المصقولة المستخدمة في الألعاب والأجهزة المحمولة هي الاختيار الكلاسيكي لأول تجربة لتوربينات الرياح أو ذراع التدوير اليدوي، لأنها تحتوي على مغناطيس دائم وتنتج جهدًا يمكن قراءته عند بضع مئات من الدورات في الدقيقة فقط.

محرك DC ناعم عالي السرعة RS-977 لجزازات العشب محرك مصقول بمغناطيس دائم يوفر خرجًا عالي السرعة وسعة تحميل ثابتة، ويكون مناسبًا عند مطابقة الجهد الكهربي مع عدد دورات المحرك في الدقيقة في التصميمات الصغيرة. عرض المنتج →

1. ابدأ بالجهاز المناسب. يجب أن يكون لها مغناطيس دائم. يعتبر محرك المغناطيس الدائم المصقول من لعبة أو مروحة أو طابعة مؤهلاً، وكذلك المحرك بدون فرش. لا تعمل آلات الحث وآلات مجال الجرح بنفس الطريقة.
2. افصل الأجهزة الإلكترونية. إذا كان المحرك مزودًا بلوحة تشغيل أو جهاز تحكم في السرعة أو حزمة بطارية، فقم بعزله. تريد محطات المحرك الخام.
3. قم بإقران العمود بالمحرك الرئيسي. يمكن استخدام كرنك يدوي أو مروحة أو عجلة مائية أو توربين، طالما أنها تدير العمود بثبات.
4. قياس جهد الدائرة المفتوحة. اضبط مقياسًا متعددًا على فولت التيار المستمر للمحرك المصقول وفولت التيار المتردد للمحرك بدون فرشاة، ثم قم بتدويره يدويًا وشاهد القراءة تتبع سرعتك.
5. لاحظ فولت لكل دورة في الدقيقة. قم بالدوران بسرعة معروفة، وقم بتسجيل الجهد، وسيكون لديك الثابت الذي تحتاجه لتحديد حجم كل شيء آخر.
6. تصحيح إذا لزم الأمر. جسر ثلاثي الطور ومكثف لمحرك بدون فرش؛ عادةً ما يكون المكثف عبر الأطراف كافيًا للمكثف المصقول، بالإضافة إلى صمام ثنائي مانع إذا كنت تقوم بتغذية البطارية.
7. أضف حمولة وقم بالقياس مرة أخرى. توقع انخفاض الجهد، لأن التيار المتدفق عبر مقاومة الملف يكلفك فولتًا دائمًا.
8. انتبه للحرارة وانحناء الفرشاة. إذا كان المحرك ساخنًا، فأنت تسحب تيارًا أكبر مما يمكنه التخلص منه.

ما مقدار الجهد والقوة التي يمكنك الحصول عليها بشكل واقعي؟

مقاييس الجهد مع السرعة خطية تقريبًا، مما يجعل الحساب سهلاً. اقسم الجهد المقنن على سرعة عدم التحميل وستحصل على ثابت المولد. بالنسبة للمحرك الصغير النموذجي، فإن الثابت يصل إلى ما بين واحد وثلاثة فولت لكل ألف دورة في الدقيقة، وهذا هو السبب في أن ذراع التدوير البطيء ينتج فولتًا أو اثنين بينما يمكن للتوربين الذي يدور بسرعة بضعة آلاف دورة في الدقيقة أن يصل إلى الجهد المقدر للمحرك.

جهد الدائرة المفتوحة هو الرقم المتفائل. بمجرد تدفق التيار، ينخفض ​​الجهد الطرفي بمقدار التيار مضروبًا في مقاومة الملف. في المحرك الصغير، قد تكون مقاومة عضو الإنتاج قليلة أوم، لذا فإن سحب أمبير واحد قد يكلفك عدة فولتات. قم بالقياس مرة أخرى مع توصيل الحمل؛ هذا هو الشكل الذي تراه دائرتك بالفعل.

القوة تتبع عزم الدوران. يتناسب التيار الذي يسلمه المولد مع عزم الدوران المطبق على العمود، لذا فإن المحرك الأساسي الضعيف بسرعة منخفضة يمنحك جهدًا بدون تيار تقريبًا خلفه. كدليل تقريبي، فإن المحرك الصغير المصقول الذي يتم تشغيله بجزء لا بأس به من سرعته المقدرة يعود إلى مكان ما بين نصف وثلاثة أرباع الطاقة الميكانيكية التي تضعها، مع مقاومة اللف، وسقوط الفرشاة، واحتكاك التحمل وخسائر الحديد التي تأخذ الباقي.

اختيار محرك لواجب المولد

إذا كنت تختار محركًا مخصصًا للتوليد، فانظر إلى الرقم الموجود على الملصق وتحقق من مجموعة من الخصائص بدلاً من ذلك.

• المغناطيس الدائم بلا استثناء. تمنحك مغناطيسات الفريت أو العناصر الأرضية النادرة مجال الإثارة مجانًا، وهو ما يجعل التوليد ممكنًا في آلة بهذا الحجم الصغير.
• مقاومة منخفضة لللف، لذلك يتحول القليل من مدخلاتك الميكانيكية إلى حرارة في النحاس.
• تيار منخفض بدون حمل وتروس لطيفة، لأن الأذرع الناعمة تبدأ في الدوران بجهد أقل عندما يكون النسيم الخفيف أو كرنك اليد هو المحرك الرئيسي لديك.
• تصنيف السرعة الذي يناسب قيادتك. وبما أن الجهد يرتفع مع عدد الدورات في الدقيقة، فإن المحرك الأسرع يحتاج إلى عدد أقل من الدورات للوصول إلى خرج مفيد.
• علبة التروس، تستخدم بعناية. في التشغيل العادي، يستبدل محرك التروس السرعة بعزم الدوران؛ في التوليد، يمكنك تشغيله في الاتجاه المعاكس، مما يسمح لعجلة مائية بطيئة بتدوير عمود المحرك بشكل أسرع بكثير، طالما أنك تقبل الاحتكاك والخسائر الإضافية.

إن المحركات التي تدور بسهولة وتسحب تيارًا قليلًا عند عدم التحميل تميل إلى صنع مولدات صديقة للبيئة، وهذا جزء من سبب احتفاظنا بالتصميمات المصقولة الموفرة للطاقة في الكتالوج. إنها تتصرف بشكل متوقع عندما تتدفق الطاقة في الاتجاه الآخر، كما أن خسائرها الأقل تترك المزيد من الجهد في الدائرة بدلاً من اللفات.

محرك DC ناعم طويل العمر RS-540 للمكانس الكهربائية محرك متين بمغناطيس دائم يتميز بسلوك حمل منخفض يمكن التنبؤ به، وهو مفيد عندما يكون عمر الخدمة الطويل وتدفق الطاقة ثنائي الاتجاه مهمًا. عرض المنتج →

الأخطاء التي تصطاد الناس

• توقع عمل أي محرك. لن ينتج المحرك التحريضي ذو القطب المظلل أو ثلاثي الطور مخرجات مفيدة بدون إثارة خارجية.
• الدوران ببطء شديد. يتناسب الجهد الكهربائي مع السرعة، لذا فإن ذراع التدوير البطيء لا يمنحك شيئًا تقريبًا.
• نسيان تصحيح محرك بدون فرش. يعد التيار المتردد ثلاثي الطور الذي يتم تغذيته بأطراف البطارية طريقة جيدة لإتلاف شيء ما.
• ترك وحدة التحكم الأصلية متصلة. نادرًا ما تنتهي التغذية الخلفية للسائق خلال مرحلة الإخراج الخاصة به بشكل جيد.
• تجاهل ارتداء الفرشاة. تعتبر الفرش من المواد الاستهلاكية، ومهمة التوليد المستمر أصعب عليها من الاستخدام العرضي للمحرك.
• التحميل الزائد على المحرك الرئيسي. يتناسب التيار مع عزم الدوران، لذلك يمكن للمولد ذو التحميل الثقيل أن يعطل التوربين الذي يقوده.
• الثقة في جهد الدائرة المفتوحة. إنه ليس جهد العمل؛ قم بالقياس تحت الحمل قبل التصميم حول رقم.

حيث يحدث المحرك كمولد بالفعل في المنتجات الحقيقية

الكبح المتجدد هو محرك كمولد في شكل الإنتاج. عندما تتباطأ السيارة الكهربائية، وعندما يطلق المثقاب اللاسلكي الزناد، وعندما تتباطأ ذراع الروبوت، فإن وحدة التحكم تسمح للآلة بالعمل كمكابح وتدفع الطاقة المستردة مرة أخرى إلى العبوة. في علم الروبوتات، يعد هذا أمرًا روتينيًا، وهي نفس المفاصل التي تحرك الحركة الروبوتات الصناعية نحن نوفر محركات لقضاء جزء من كل دورة في التوليد بدلاً من الاستهلاك.

تحتاج مثل هذه التطبيقات إلى محركات تتحمل الآلاف من تغيرات الاتجاه دون دراما، وهو بالضبط ما تم تصميم التصميمات المصقولة ذات التشغيل السلس في مجموعة الروبوتات الخاصة بنا من أجلها.

محرك DC ناعم RS-785SL لمنظفات المفاصل محرك مغناطيسي دائم مصقول منخفض الضوضاء مصمم لتغييرات الاتجاه المتكررة، مناسب للأدوات وتجارب المولدات الصغيرة التي تحتاج إلى مخرجات يمكن الاعتماد عليها. عرض المنتج →

وعلى نطاق أصغر، يظهر التوليد في المصابيح اليدوية وأجهزة الراديو، ومشاعل الرياح، وتوربينات الرياح الصغيرة، والتجهيزات المائية الصغيرة، ودراجات التمرين، وحصاد الطاقة من الأبواب والبوابات الدوارة وآليات البيع. لا يحتاج أي من هؤلاء إلى مولد مصمم لهذا الغرض. إنهم بحاجة إلى محرك ذو مغناطيس دائم، ونسبة تروس معقولة أو مطابقة للسرعة، ومقوم حيث يجب أن يكون الإخراج DC.

كلمة أخيرة قبل أن تقوم بتدوير هذا العمود

لقد قمنا بتصنيع محركات التيار المستمر الصغيرة منذ عام 1988، مما يعني أننا شاهدنا عددًا كبيرًا منها ينتهي بها الأمر إلى جانب التوليد من الدائرة، أحيانًا عن طريق التصميم وأحيانًا عن طريق الصدفة. إذا كنت تعمل على منتج حيث يجب أن يقوم محرك واحد بالقيادة والتوليد، فأخبرنا بالجهد والسرعة وعزم الدوران ودورة العمل التي تفكر فيها وسنساعدك على تضييق الخيارات، سواء كان ذلك نموذجًا مصقولًا قياسيًا، أو تصميمًا بدون فرش، أو وحدة مُجهزة.

إذا كنت ترغب في معرفة كيفية تصرف هذه المحركات في المعدات الحقيقية أولاً، فلدينا نظرة عامة على تطبيقات محرك DC الأكثر شيوعًا للفرشاة مكان جيد للبدء.