bagaimana motor dc dapat digunakan sebagai generator: Aplikasi Praktis, Seleksi, Kinerja

Di suatu tempat di dalam laci terdapat motor DC kecil yang menunggu pekerjaan, diselamatkan dari mainan rusak, kipas tangan, atau printer tua. Anda telah membaca bahwa ini juga dapat berjalan mundur sebagai generator, dan sekarang Anda ingin tahu apakah itu benar dan bagaimana melakukannya dengan benar.

Jawaban singkatnya: ya, dan tidak ada trik apa pun. Motor DC magnet permanen dan generator DC magnet permanen adalah mesin yang sama, hanya dijelaskan dari ujung yang berlawanan. Kami telah membangun motor mikro DC di Yuyao sejak tahun 1988, dan pertanyaan tentang generator terus muncul, mulai dari siswa yang memasang kabel turbin angin kecil hingga insinyur yang menambahkan opsi pengisian daya engkol tangan. Inilah yang sebenarnya penting.

Mengapa Motor DC Dapat Digunakan Sebagai Generator

Konversi energi di dalam mesin DC bersifat simetris. Dorong arus melalui kumparan yang berada dalam medan magnet dan kumparan didorong ke samping, sehingga rotor berputar. Putar rotor yang sama dan kumparan menyapu medan, fluks magnet yang menghubungkannya berubah, dan tegangan muncul di terminal. Itulah hukum induksi Faraday yang melakukan persis seperti yang dilakukannya pada setiap generator yang pernah dibuat.

Apa yang membuat motor DC brushed begitu nyaman adalah komutatornya. Di dalam jangkar, tegangan induksi bersifat bolak-balik, karena setiap kumparan lewat di bawah kutub utara dan kemudian kutub selatan. Komutator menukar koneksi ke dunia luar pada saat yang tepat, sehingga kedua terminal menjaga polaritas tetap. Ini adalah penyearah mekanis, dan itulah alasan motor yang disikat memberi Anda DC tanpa satu pun komponen elektronik.

Bagian menariknya adalah satu angka melakukan dua pekerjaan. Konstanta tegangan yang menunjukkan seberapa cepat motor berputar per volt juga menunjukkan berapa banyak tegangan yang dihasilkan per putaran. Motor dengan tegangan 12 V dan 6.000 rpm tanpa beban akan menghasilkan sekitar 12 V ketika ada benda lain yang memutarnya hingga 6.000 rpm.

Disikat atau Tanpa Sikat: Apa yang Keluar dari Kabel

Kedua keluarga dapat menghasilkan listrik, tetapi mereka memberi Anda listrik yang berbeda, dan perbedaan itu menentukan berapa banyak pekerjaan yang harus dilakukan oleh rangkaian Anda yang lain.

Motor DC yang disikat mengalirkan arus searah

Putar poros dan DC muncul di terminal, dengan riak di atas dari pergantian. Dua kabel, tidak ada lagi yang diperlukan, dan multimeter segera menunjukkan pembacaan.

Motor DC tanpa sikat menyalurkan arus bolak-balik tiga fasa

Dalam motor tanpa sikat, belitan berada di stator dan magnet berputar, sehingga putaran poros menginduksi tegangan tiga fasa pada kabel stator, berbentuk trapesium pada BLDC tipikal dan sinusoidal pada PMSM. Tidak ada yang memperbaikinya secara mekanis, jadi Anda memerlukan jembatan tiga fase ditambah kapasitor penghalus, atau pengontrol yang mendukung penyearah aktif, sebelum energi tersebut dapat mengisi daya baterai.

Mengubah Motor Menjadi Generator, Langkah demi Langkah

Kebanyakan orang memulai dengan motor apa pun yang sudah tersedia, dan itu adalah pendekatan yang sangat bagus. Motor sikat kecil yang digunakan pada mainan dan peralatan genggam adalah pilihan klasik untuk eksperimen turbin angin atau engkol tangan pertama, karena mengandung magnet permanen dan menghasilkan tegangan yang dapat dibaca hanya pada beberapa ratus rpm.

RS-977 Motor DC Brushed Berkecepatan Tinggi untuk Mesin Pemotong Rumput Motor sikat magnet permanen yang menawarkan output berkecepatan tinggi dan kapasitas beban stabil, relevan saat mencocokkan voltase dengan rpm dalam skala kecil. Lihat Produk →

1. Mulailah dengan mesin yang tepat. Itu harus memiliki magnet permanen. Motor magnet permanen yang disikat dari mainan, kipas angin, atau printer memenuhi syarat, begitu pula motor tanpa sikat. Mesin induksi dan mesin medan luka tidak bekerja dengan cara yang sama.
2. Putuskan sambungan elektronik. Jika motor dilengkapi dengan papan driver, pengontrol kecepatan, atau baterai, isolasilah. Anda menginginkan terminal motor mentah.
3. Pasangkan poros ke penggerak mula. Engkol tangan, baling-baling, kincir air, atau turbin dapat digunakan, asalkan porosnya berputar dengan mantap.
4. Ukur tegangan rangkaian terbuka. Atur multimeter ke volt DC untuk motor yang disikat dan volt AC untuk motor tanpa sikat, lalu putar dengan tangan dan perhatikan pembacaannya mengikuti kecepatan Anda.
5. Perhatikan volt per rpm. Putar dengan kecepatan yang diketahui, catat tegangannya, dan Anda akan mendapatkan konstanta yang diperlukan untuk mengukur segala sesuatu yang lain.
6. Perbaiki jika perlu. Jembatan tiga fase dan kapasitor untuk motor tanpa sikat; sebuah kapasitor di terminal biasanya cukup untuk disikat, ditambah dioda pemblokiran jika Anda memberi makan baterai.
7. Tambahkan beban dan ukur lagi. Harapkan voltase melorot, karena arus yang mengalir melalui resistansi belitan selalu menghabiskan volt.
8. Perhatikan panas dan lengkung sikat. Jika motor menjadi panas, Anda menarik lebih banyak arus daripada yang dapat dikeluarkannya.

Berapa Banyak Tegangan dan Daya yang Dapat Anda Dapatkan Secara Realistis?

Skala tegangan dengan kecepatan hampir linier, sehingga memudahkan penghitungan. Bagilah tegangan pengenal dengan kecepatan tanpa beban dan Anda mendapatkan generator konstan. Untuk motor mikro tipikal yang konstan menghasilkan tegangan antara satu dan tiga volt per seribu rpm, itulah sebabnya engkol tangan yang malas menghasilkan satu atau dua volt sementara turbin yang berputar pada beberapa ribu rpm dapat mencapai tegangan pengenal motor.

Tegangan rangkaian terbuka adalah angka optimis. Segera setelah arus mengalir, tegangan terminal turun sebesar arus dikalikan dengan hambatan belitan. Pada motor kecil resistansi jangkarnya mungkin beberapa ohm, jadi menarik satu ampli dapat menghabiskan biaya beberapa volt. Ukur kembali dengan beban tersambung; itulah angka yang sebenarnya dilihat oleh sirkuit Anda.

Tenaga mengikuti torsi. Arus yang dihasilkan generator sebanding dengan torsi yang diterapkan pada poros, sehingga penggerak mula yang lemah pada kecepatan rendah memberi Anda tegangan dan hampir tidak ada arus di belakangnya. Sebagai panduan kasar, motor sikat kecil yang digerakkan pada sebagian kecil dari kecepatan pengenalnya akan mengembalikan antara setengah hingga tiga perempat tenaga mekanis yang Anda masukkan, dengan hambatan belitan, jatuhnya sikat, gesekan bantalan, dan rugi-rugi besi mengambil alih sisanya.

Memilih Motor untuk Tugas Genset

Jika Anda memilih motor khusus untuk diproduksi, lihat melampaui nomor pada label dan periksa beberapa karakteristiknya.

• Magnet permanen, tanpa kecuali. Magnet ferit atau tanah jarang memberi Anda medan eksitasi secara gratis, yang memungkinkan pembangkitan dapat dilakukan dalam mesin sekecil ini.
• Resistensi belitan yang rendah, sehingga lebih sedikit masukan mekanis yang berubah menjadi panas pada tembaga.
• Arus tanpa beban yang rendah dan cogging yang lembut, karena armature yang halus mulai berputar dengan sedikit tenaga ketika angin sepoi-sepoi atau engkol tangan menjadi penggerak utama Anda.
• Peringkat kecepatan yang sesuai dengan berkendara Anda. Karena tegangan meningkat seiring dengan putaran mesin, motor yang lebih cepat memerlukan putaran yang lebih sedikit untuk mencapai keluaran yang berguna.
• Sebuah gearbox, digunakan dengan bijaksana. Dalam pengoperasian normal, motor roda gigi menukar kecepatan dengan torsi; dalam pembangkitan, Anda dapat menjalankannya sebaliknya, membiarkan kincir air yang lambat memutar poros motor lebih cepat, selama Anda menerima gesekan dan kerugian ekstra.

Motor yang berputar dengan mudah dan menarik sedikit arus tanpa beban cenderung menjadi generator yang paling ramah, yang merupakan salah satu alasan kami menyimpan desain hemat energi dalam katalog. Mereka berperilaku dapat diprediksi ketika energi mengalir ke arah lain, dan kerugiannya yang lebih rendah menyebabkan lebih banyak usaha yang Anda lakukan di sirkuit daripada di belitan.

RS-540 Motor DC Brushed Umur Panjang untuk Penyedot Debu Motor magnet permanen sikat yang tahan lama dengan perilaku beban rendah yang dapat diprediksi, berguna jika masa pakai lama dan aliran energi dua arah penting. Lihat Produk →

Kesalahan yang Membuat Orang Keluar

• Mengharapkan motor apa pun bisa berfungsi. Motor induksi kutub berbayang atau motor induksi tiga fasa tidak akan menghasilkan keluaran yang berguna tanpa eksitasi eksternal.
• Berputar terlalu lambat. Tegangan sebanding dengan kecepatan, jadi engkol yang santai hampir tidak menghasilkan apa-apa.
• Lupa memperbaiki motor brushless. AC tiga fase yang dimasukkan ke terminal baterai adalah cara yang baik untuk merusak sesuatu.
• Membiarkan pengontrol asli tetap terhubung. Memberi makan kembali kepada pengemudi melalui tahap keluarannya sendiri jarang berakhir dengan baik.
• Mengabaikan keausan sikat. Sikat adalah barang habis pakai, dan tugas menghasilkan terus menerus lebih sulit daripada penggunaan motor sesekali.
• Membebani penggerak utama secara berlebihan. Arus sebanding dengan torsi, sehingga generator dengan beban berat dapat menghentikan turbin penggeraknya.
• Mempercayai tegangan rangkaian terbuka. Ini bukan tegangan kerja; ukur di bawah beban sebelum Anda mendesain angka.

Dimana Motor-as-Generator Sudah Terjadi Pada Produk Nyata

Pengereman regeneratif merupakan motor sebagai generator dalam bentuk produksi. Ketika kendaraan listrik melambat, ketika bor tanpa kabel melepaskan pelatuknya, dan ketika lengan robot melambat, pengontrol membiarkan mesin bertindak sebagai rem dan mendorong energi yang dipulihkan kembali ke dalam paket. Dalam robotika, hal ini merupakan hal yang rutin, dan sendi-sendi yang samalah yang menggerakkannya robot industri kami menyediakan motor untuk menghabiskan sebagian dari setiap siklus yang dihasilkan, bukan untuk dikonsumsi.

Aplikasi seperti itu membutuhkan motor yang tahan terhadap ribuan perubahan arah tanpa drama, dan itulah tujuan dari desain sikat yang berjalan mulus dalam jajaran robot kami.

Motor DC Brushed RS-785SL untuk Pembersih Sambungan Motor magnet permanen dengan kebisingan rendah yang dibuat untuk perubahan arah berulang, cocok untuk perkakas dan eksperimen generator kecil yang memerlukan keluaran yang dapat diandalkan. Lihat Produk →

Dalam skala yang lebih kecil, pembangkitan listrik muncul dari senter dan radio yang dapat digerakkan dengan tangan, obor angin, turbin angin kecil, instalasi mikrohidro, sepeda olahraga, dan pengumpulan energi dari pintu, pintu putar, dan mekanisme penjual otomatis. Semua ini tidak memerlukan generator yang dibuat khusus. Mereka membutuhkan motor magnet permanen, rasio roda gigi atau kecepatan yang sesuai, dan penyearah yang outputnya harus DC.

Kata Terakhir Sebelum Anda Memutar Poros Itu

Kami telah membuat motor mikro DC sejak tahun 1988, yang berarti kami telah menyaksikan banyak dari motor tersebut berakhir di sisi pembangkitan rangkaian, terkadang karena desain dan terkadang secara tidak sengaja. Jika Anda mengerjakan produk yang memerlukan satu motor untuk menggerakkan dan menghasilkan, beri tahu kami voltase, kecepatan, torsi, dan siklus kerja yang Anda pikirkan dan kami akan membantu Anda mempersempit pilihan, apakah itu model sikat standar, desain tanpa sikat, atau unit roda gigi.

Jika Anda ingin melihat bagaimana motor ini berperilaku pada peralatan nyata terlebih dahulu, ikhtisar kami tentangnya aplikasi motor DC sikat yang paling umum adalah tempat yang baik untuk memulai.