การออกแบบมอเตอร์ dc แตกต่างจากการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า dc อย่างไร


12

มอเตอร์กระแสตรงบางตัวสามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้เช่นกันโดยใช้แรงบิดเชิงกลกับเพลาส่งออกเพื่อเหนี่ยวนำกระแส อย่างไรก็ตามแม้ว่ามอเตอร์กระแสตรงสามารถทำสิ่งนี้ได้ผมก็จินตนาการว่ามันไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อจุดประสงค์นี้และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเมื่อใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแทนที่จะเป็นมอเตอร์

ในความเข้าใจที่ไร้เดียงสาเป็นที่ยอมรับของฉันเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงและมอเตอร์กระแสตรงเป็นเครื่องจักรที่เหมือนกันเป็นหลัก แต่ด้วยอินพุตและเอาต์พุตกลับด้าน สิ่งนี้ทำให้ฉันเชื่อว่ามีการพิจารณาการออกแบบอื่น ๆ เพื่อทำให้ทิศทางเดียวมีประสิทธิภาพมากกว่าอีกทิศทางหนึ่ง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงและมอเตอร์กระแสตรงมีความแตกต่างกันอย่างไรในการออกแบบทิศทางเดียวของอินพุต / เอาต์พุตที่มีประสิทธิภาพมากกว่าอีกทิศทางหนึ่ง? เราสามารถทำอะไรได้ทางไฟฟ้าหรือกลไกเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง?

โดยเฉพาะอย่างยิ่งฉันสนใจที่จะแปลงมอเตอร์กระแสตรงเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและต้องการทราบว่าฉันสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานเชิงกลเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างไร

คำตอบ:


12

ในสมัยก่อนพวกเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงถูกแปรงอุปกรณ์ที่สับเปลี่ยน พวกเขามีขดลวดสเตเตอร์หนึ่งเส้นหรือมากกว่าและขดลวดเกราะ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบบาดแผลและมอเตอร์เชื่อมต่อกันโดยทั่วไปในหนึ่งในสามวิธี: ซีรีย์, Shunt และ Compound แต่ละคนมีจุดแข็งและจุดอ่อนของตนเอง แต่คุณต้องจำสองสิ่งนี้เท่านั้น: แรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์กระแสตรงนั้นขึ้นอยู่กับความเร็วเพลาอินพุต กระแสไฟฟ้าเป็นหน้าที่ของแรงบิด แรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้นหมายถึง RPM และแอมป์ที่มากขึ้นหมายถึงนิวตันเมตร (หรือฟุต - ปอนด์)

คุณต้องมีแหล่งกำเนิดความเร็วคงที่เพื่อให้ได้แรงดันคงที่ และคุณต้องแน่ใจว่าคุณมีแรงบิดเพียงพอที่จะสนองความต้องการในปัจจุบันของโหลดของคุณมิฉะนั้นแรงดันไฟฟ้าจะลดลง รถยนต์เก่ามีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสับเปลี่ยน พวกเขาไม่สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้ดังนั้นพวกเขาจึงใช้ช่วงประมาณ 10-14 โวลต์และใช้รีเลย์ที่เพิ่งปิดเมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์อยู่ในช่วงแรงดันไฟฟ้า หากแรงดันไฟฟ้าต่ำหรือสูงเกินไปรีเลย์จะเปิด ดั้งเดิมตามมาตรฐานปัจจุบัน อัลเทอร์เนเตอร์ในรถยนต์ของวันนี้ใช้วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าของกระดองซึ่งจะเปลี่ยนความแรงของสนามตามแรงดันเอาต์พุตสเตเตอร์ ความเร็วที่ต่ำลงหมายถึงกระแสที่มากขึ้นไปยังกระดองและกระแสที่น้อยกว่าด้วยความเร็วที่สูงขึ้น

แล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแตกต่างจากมอเตอร์อย่างไร? ไม่แตกต่างกันมากเลย หากสิ่งใดที่พวกเขาส่วนใหญ่แตกต่างกันในการออกแบบทางกลตามที่พวกเขาจะต้องควบคู่ไปกับผู้เสนอญัตติสำคัญ (ไอน้ำ, ICE, ไฟฟ้า ฯลฯ ) แม้ว่าในไดนาโมขนาดใหญ่กว่าพวกเขามีแปรงสับเปลี่ยนปรับเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงในระนาบการเปลี่ยนอันเป็นผลมาจากการใช้ถ่านหนัก ล้อมือจะเปลี่ยนเฟืองตัวหนอนซึ่งจะเลื่อนหรือเลื่อนระนาบการเปลี่ยนกระแสเพื่อนำตัวกำเนิดกลับมาเป็นพารามิเตอร์การทำงานปกติ คุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้เพราะฉันแน่ใจว่าคุณมอเตอร์ไม่สามารถเมกะวัตต์

ฉันเดาว่ามอเตอร์ของคุณเป็นมอเตอร์ชนิดแม่เหล็กถาวร แผ่นป้าย RPM ของมันคือสิ่งที่คุณต้องหมุนมอเตอร์เพื่อให้ได้แรงดันแผ่นป้าย ซึ่งหมายความว่าหากคุณมีมอเตอร์ 12V ที่หมุนที่ 6,000 RPM คุณต้องมี 6000 RPM เพื่อรับ 12V หากคุณไม่มีแหล่งกำเนิดความเร็วคงที่คุณไม่มีทางควบคุมแรงดันไฟฟ้า คุณจะต้องใช้ตัวปรับแรงดันสลับแบบบัคเพิ่มเพื่อให้ได้แรงดันคงที่จากมอเตอร์ของคุณ

หากคุณกำลังใช้สิ่งนี้สำหรับโครงการพลังงานหมุนเวียนเช่นลมหรือพลังน้ำตัวควบคุมการชาร์จมักจะได้รับการออกแบบสำหรับการแกว่งแรงดันอินพุตกว้างผ่านตัวควบคุมบั๊ก / บูส แผงโซลาร์เซลล์นั้นมีความคล้ายคลึงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแม่เหล็กถาวรอย่างใกล้ชิดไม่มีการควบคุมแรงดันภายในและปริมาณที่แตกต่างกันหากพลังงานอินพุต ดวงอาทิตย์อาจส่องแสงในช่วงเวลาหนึ่งนาทีถึงหนึ่งนาทีถูกเมฆปกคลุม ดังนั้นตัวควบคุมประจุจึงพยายามอย่างดีที่สุดในการสร้างแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่มีประโยชน์จากอินพุตที่แตกต่างกัน จากนั้นใช้แบตเตอรี่เก็บข้อมูลเพื่อจับพลังงานนั้นเพื่อใช้ในภายหลังและทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์สำหรับเหตุการณ์อินพุตต่ำ

และสำหรับการอ้างอิงมอเตอร์ AC ยังสามารถสร้างพลังงานได้หากคุณหมุนเร็วกว่า RPM ของป้ายชื่อซึ่งมักจะใช้ความเร็วแบบซิงโครนัส แต่อีกครั้งไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความเร็วคงที่ ปัญหามากกว่าความคุ้มค่า ข้อควรทราบ: เครื่องบินเจ็ทใช้ตัวควบคุมความเร็วเชิงกลที่ซับซ้อนมากเพื่อสร้างความเร็วเพลาคงที่ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าความถี่ AC คงที่ 60 หรือ 400Hz เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของปีกผีเสื้อนั้น


4

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงหรือไดนาโมขนาดที่สำคัญใด ๆ ในปัจจุบันค่อนข้างหายาก มันเป็นเรื่องธรรมดามากที่จะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (กำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ) กับวงจรเรียงกระแสภายนอก

ฉันไม่มีคำตอบที่เชื่อถือได้สำหรับคำถามของคุณ แต่ฉันไม่เห็นเหตุผลจริงๆว่าทำไมพวกเขาถึงแตกต่างกันไปในทางที่สำคัญ ปัญหาทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแรงเชิงกลการออกแบบสนามแม่เหล็กและลักษณะทางไฟฟ้านั้นเหมือนกันมากโดยไม่คำนึงถึงพลังงานที่ไหลอย่างแท้จริง


3

ก่อนอื่นไดนาโมต้องการพลังงานเริ่มต้นบางอย่างหรือแม่เหล็กถาวรเนื่องจากพวกมันไม่สามารถพึ่งพาแม่เหล็กไฟฟ้าในสเตเตอร์เท่านั้น คุณไม่ได้ผลิตไฟฟ้าใด ๆ โดยการย้ายลวดโดยไม่มีกระแสใด ๆ ที่อยู่ถัดจากสายอื่นโดยไม่ต้องใด ๆ ในปัจจุบัน

มอเตอร์ DC แม่เหล็กถาวรจะทำหน้าที่เป็นไดนาโมถ้าคุณให้กำลังในการหมุนไปที่แกนดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างที่นี่ สับเปลี่ยนอาจแตกต่างกันเล็กน้อยโดยไม่สนใจความจำเป็นต้องตัดออก แต่เนิ่น ๆ เมื่อสนามแม่เหล็กจะเบรกมอเตอร์ จะไม่มีความกังวลเกี่ยวกับการไม่สร้าง 'โซนตาย' ซึ่งมอเตอร์จะไม่สตาร์ทโดยแม่เหล็กเพื่อนบ้านจะไม่ถูกดึงออกมา หากมีสิ่งใดอุปกรณ์จะง่ายกว่ามาก

ตอนนี้ถ้าคุณต้องการดึงดูดแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับสเตเตอร์มันจะมีความแตกต่างบางอย่าง ... โดยปกติพวกมันจะถูกขับเคลื่อนจากแหล่งภายนอกซึ่งอาจถูกเรียกเก็บจากไดนาโม

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.