มอเตอร์กระแสตรงสามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างไร: การใช้งานจริง การเลือก ประสิทธิภาพ

ที่ไหนสักแห่งในลิ้นชักมีมอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็กกำลังรองานอยู่ โดยได้รับการช่วยเหลือจากของเล่นที่พัง พัด หรือเครื่องพิมพ์เก่า คุณได้อ่านมาแล้วว่ามันสามารถทำงานย้อนกลับเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ และตอนนี้คุณต้องการทราบว่าสิ่งนั้นจริงหรือไม่ และจะต้องทำอย่างไรอย่างถูกต้อง

คำตอบสั้นๆ: ใช่ และไม่มีกลอุบายใดๆ เข้ามาเกี่ยวข้อง มอเตอร์กระแสตรงแม่เหล็กถาวรและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแม่เหล็กถาวรเป็นเครื่องจักรเดียวกัน โดยอธิบายจากปลายด้านตรงข้ามเท่านั้น เราสร้างมอเตอร์ไมโครดีซีในเมืองหยูเหยามาตั้งแต่ปี 1988 และมีคำถามเกี่ยวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่นักเรียนเดินสายไฟกังหันลมขนาดเล็ก ไปจนถึงวิศวกรที่เพิ่มตัวเลือกการชาร์จแบบมือหมุน นี่คือสิ่งที่สำคัญจริงๆ

เหตุใดจึงสามารถใช้มอเตอร์กระแสตรงเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้

การแปลงพลังงานภายในเครื่อง DC มีความสมมาตร ผลักกระแสผ่านคอยล์ที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก และคอยล์ถูกผลักไปด้านข้าง เพื่อให้โรเตอร์หมุน หมุนโรเตอร์ตัวเดิมแทน แล้วคอยล์จะกวาดผ่านสนาม ฟลักซ์แม่เหล็กที่เชื่อมต่อจะเปลี่ยนไป และแรงดันไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นทั่วขั้ว นั่นคือกฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ที่ทำเหมือนกับที่มันทำในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุกเครื่องที่เคยสร้างมา

สิ่งที่ทำให้มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านมีความสะดวกมากคือตัวสับเปลี่ยน ภายในเกราะ แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะสลับกัน เนื่องจากแต่ละขดลวดเคลื่อนผ่านใต้ขั้วเหนือและขั้วใต้ เครื่องสับเปลี่ยนจะสลับการเชื่อมต่อกับโลกภายนอกในช่วงเวลาที่เหมาะสม ดังนั้นขั้วต่อทั้งสองจึงมีขั้วคงที่ มันเป็นวงจรเรียงกระแสเชิงกล และเป็นเหตุผลที่มอเตอร์แบบมีแปรงส่ง DC ให้คุณโดยไม่ต้องใช้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แม้แต่ชิ้นเดียว

ส่วนที่เรียบร้อยคือตัวเลขหนึ่งตัวทำงานได้สองงาน ค่าคงที่แรงดันไฟฟ้าที่บอกคุณว่ามอเตอร์หมุนเร็วแค่ไหนต่อโวลต์จะบอกคุณด้วยว่ามอเตอร์สร้างแรงดันไฟฟ้าได้เท่าใดต่อการปฏิวัติ มอเตอร์พิกัดที่ 12 V และ 6,000 rpm ขณะไม่มีโหลดจะสร้างไฟประมาณ 12 V เมื่ออย่างอื่นหมุนได้ถึง 6,000 rpm

แปรงหรือไร้แปรง: อะไรออกมาจากสายไฟ

ทั้งสองครอบครัวสามารถผลิตได้ แต่พวกเขาจะจ่ายไฟฟ้าที่แตกต่างกันให้กับคุณ และความแตกต่างนั้นจะตัดสินว่าวงจรที่เหลือของคุณต้องทำงานมากน้อยเพียงใด

มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านส่งกระแสตรง

หมุนเพลาและ DC จะปรากฏขึ้นที่ขั้วต่อ โดยมีระลอกคลื่นอยู่ด้านบนจากการสับเปลี่ยน สายไฟสองเส้น ไม่จำเป็นต้องใช้อย่างอื่นอีก และมัลติมิเตอร์จะแสดงค่าที่อ่านได้ทันที

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านส่งไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส

ในมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ขดลวดจะอยู่ในสเตเตอร์และแม่เหล็กจะหมุน ดังนั้น การหมุนเพลาจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสามเฟสบนลีดสเตเตอร์ รูปสี่เหลี่ยมคางหมูใน BLDC ทั่วไป และไซนูซอยด์ใน PMSM ไม่มีสิ่งใดแก้ไขได้โดยกลไก ดังนั้นคุณจึงต้องใช้บริดจ์สามเฟสบวกกับตัวเก็บประจุแบบปรับเรียบ หรือตัวควบคุมที่รองรับการแก้ไขแบบแอคทีฟ ก่อนที่พลังงานนั้นจะสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้

เปลี่ยนมอเตอร์ให้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทีละขั้นตอน

คนส่วนใหญ่เริ่มต้นด้วยมอเตอร์อะไรก็ตามที่อยู่บนม้านั่งสำรองอยู่แล้ว และนั่นเป็นแนวทางที่ดีอย่างยิ่ง มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านขนาดเล็กที่ใช้ในของเล่นและอุปกรณ์พกพาเป็นตัวเลือกคลาสสิกสำหรับการทดลองกังหันลมครั้งแรกหรือแบบหมุนมือ เนื่องจากมีแม่เหล็กถาวรและสร้างแรงดันไฟฟ้าที่อ่านได้ที่เพียงไม่กี่ร้อยรอบต่อนาที

RS-977 มอเตอร์กระแสตรงแปรงถ่านความเร็วสูงสำหรับเครื่องตัดหญ้า มอเตอร์แปรงถ่านแม่เหล็กถาวรที่ให้เอาต์พุตความเร็วสูงและความสามารถในการรับน้ำหนักที่มั่นคง ซึ่งเกี่ยวข้องเมื่อจับคู่แรงดันไฟฟ้ากับ rpm ในรุ่นขนาดเล็ก ดูผลิตภัณฑ์ →

1. เริ่มต้นด้วยเครื่องที่เหมาะสม จะต้องมีแม่เหล็กถาวร มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบแปรงถ่านจากของเล่น พัดลม หรือเครื่องพิมพ์มีคุณสมบัติครบถ้วน และมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านก็มีคุณสมบัติเช่นกัน เครื่องเหนี่ยวนําและเครื่องสนามแผลไม่ทำงานในลักษณะเดียวกัน
2. ปลดการเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หากมอเตอร์มาพร้อมกับบอร์ดไดรเวอร์ ตัวควบคุมความเร็ว หรือชุดแบตเตอรี่ ให้แยกมอเตอร์ออก คุณต้องการขั้วมอเตอร์แบบดิบ
3. ต่อเพลาเข้ากับตัวขับเคลื่อนหลัก มือหมุน ใบพัด กังหันน้ำ หรือกังหันจะทำได้ ตราบใดที่มันหมุนเพลาอย่างมั่นคง
4. วัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด ตั้งมัลติมิเตอร์เป็นโวลต์ DC สำหรับมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน และโวลต์ AC สำหรับมอเตอร์แบบไม่มีแปรง จากนั้นหมุนด้วยมือแล้วดูค่าที่อ่านได้ตามความเร็วของคุณ
5. สังเกตโวลต์ต่อรอบต่อนาที หมุนด้วยความเร็วที่ทราบ บันทึกแรงดันไฟฟ้า และคุณจะมีค่าคงที่ที่คุณต้องการเพื่อปรับขนาดทุกอย่าง
6. แก้ไขหากจำเป็น บริดจ์สามเฟสและตัวเก็บประจุสำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน โดยปกติตัวเก็บประจุที่ขวางขั้วก็เพียงพอสำหรับตัวเก็บประจุแบบมีแปรง บวกด้วยไดโอดบล็อคหากคุณป้อนแบตเตอรี่
7. เพิ่มภาระและวัดอีกครั้ง คาดว่าแรงดันไฟฟ้าจะลดลง เนื่องจากกระแสที่ไหลผ่านความต้านทานของขดลวดจะทำให้คุณต้องเสียค่าโวลต์เสมอ
8. ระวังความร้อนและการอาร์คของแปรง ถ้ามอเตอร์ร้อน คุณกำลังดึงกระแสไฟออกมามากเกินกว่าที่มอเตอร์จะไหลได้

คุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าและพลังงานได้มากเพียงใด?

แรงดันไฟฟ้าจะปรับขนาดด้วยความเร็วเกือบเป็นเส้นตรง ซึ่งทำให้การคำนวณง่ายขึ้น แบ่งแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดด้วยความเร็วรอบเปล่าและคุณจะได้ค่าคงที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สำหรับไมโครมอเตอร์ทั่วไปที่ตกลงคงที่ที่ไหนสักแห่งระหว่างหนึ่งถึงสามโวลต์ต่อพันรอบต่อนาที ซึ่งเป็นสาเหตุที่ข้อเหวี่ยงมือขี้เกียจสร้างโวลต์หนึ่งหรือสองในขณะที่กังหันที่หมุนด้วยความเร็วสองสามพันรอบต่อนาทีสามารถเข้าถึงแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของมอเตอร์ได้

แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดเป็นตัวเลขในแง่ดี ทันทีที่กระแสไหล แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อจะลดลงตามกระแสคูณด้วยความต้านทานของขดลวด สำหรับมอเตอร์ขนาดเล็ก ความต้านทานของกระดองอาจจะไม่กี่โอห์ม ดังนั้นการดึงแอมป์หนึ่งตัวอาจทำให้คุณต้องเสียค่าโวลต์หลายโวลต์ วัดอีกครั้งโดยที่โหลดเชื่อมต่ออยู่ นั่นคือตัวเลขที่วงจรของคุณมองเห็นได้จริง

กำลังตามมาด้วยแรงบิด กระแสไฟฟ้าที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายเป็นสัดส่วนกับแรงบิดที่จ่ายให้กับเพลา ดังนั้นเครื่องกำเนิดกำลังไฟฟ้าแบบอ่อนที่ความเร็วต่ำจะให้แรงดันไฟฟ้าแก่คุณโดยแทบไม่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ข้างหลังเลย ตามคำแนะนำคร่าวๆ มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยความเร็วพิกัดที่เหมาะสมจะส่งกลับประมาณครึ่งหนึ่งถึงสามในสี่ของกำลังเชิงกลที่คุณใส่เข้าไป โดยมีความต้านทานต่อขดลวด แปรงตก แรงเสียดทานของแบริ่ง และการสูญเสียเหล็กที่กินส่วนที่เหลือ

การเลือกมอเตอร์สำหรับงานเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

หากคุณกำลังเลือกมอเตอร์ที่จะสร้างโดยเฉพาะ ให้มองข้ามหมายเลขบนฉลากแล้วตรวจสอบคุณลักษณะบางอย่างแทน

• แม่เหล็กถาวรโดยไม่มีข้อยกเว้น แม่เหล็กเฟอร์ไรต์หรือแรร์เอิร์ธให้สนามกระตุ้นแก่คุณได้ฟรี ซึ่งทำให้การผลิตในเครื่องจักรขนาดเล็กขนาดนี้เป็นไปได้
• ความต้านทานการพันของขดลวดต่ำ อินพุตเชิงกลที่น้อยลงจึงกลายเป็นความร้อนในทองแดง
• กระแสไฟไม่โหลดต่ำและฟันเฟืองที่นุ่มนวล เนื่องจากเกราะที่เรียบเริ่มหมุนได้โดยไม่ต้องใช้ความพยายามน้อยลงเมื่อมีลมเบา ๆ หรือมือหมุนเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของคุณ
• ระดับความเร็วที่เหมาะกับการขับขี่ของคุณ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามรอบต่อนาที มอเตอร์ที่เร็วกว่าจึงต้องมีรอบน้อยลงเพื่อให้ได้เอาท์พุตที่เป็นประโยชน์
• กล่องเกียร์ใช้อย่างรอบคอบ ในการทำงานปกติ มอเตอร์เกียร์จะแลกความเร็วกับแรงบิด ในรุ่นคุณสามารถวิ่งในทางกลับกันได้ โดยปล่อยให้กังหันน้ำช้าๆ หมุนเพลามอเตอร์เร็วขึ้นมาก ตราบใดที่คุณยอมรับแรงเสียดทานและการสูญเสียเพิ่มเติม

มอเตอร์ที่หมุนง่ายและดึงกระแสไฟน้อยโดยไม่มีโหลดมักจะสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เป็นมิตรที่สุด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเหตุผลที่เราเก็บการออกแบบที่มีแปรงถ่านประหยัดพลังงานไว้ในแค็ตตาล็อก พวกมันมีพฤติกรรมคาดเดาได้เมื่อพลังงานไหลไปในทิศทางอื่น และการสูญเสียที่น้อยกว่าจะทำให้คุณต้องใช้ความพยายามในวงจรมากกว่าในการพัน

มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน RS-540 อายุการใช้งานยาวนานสำหรับเครื่องดูดฝุ่น มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบปัดเงาที่ทนทาน พร้อมลักษณะการทำงานโหลดต่ำที่คาดการณ์ได้ มีประโยชน์ในกรณีที่อายุการใช้งานยาวนานและการไหลของพลังงานแบบสองทิศทางมีความสำคัญ ดูผลิตภัณฑ์ →

ข้อผิดพลาดที่ดึงดูดผู้คน

• คาดหวังว่ามอเตอร์จะทำงาน มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบเสาสีเทาหรือแบบสามเฟสจะไม่สร้างเอาท์พุตที่มีประโยชน์หากไม่มีการกระตุ้นจากภายนอก
• หมุนช้าเกินไป แรงดันไฟฟ้านั้นแปรผันตามความเร็ว ดังนั้นข้อเหวี่ยงแบบสบายๆ จะทำให้คุณแทบจะไม่ได้ทำอะไรเลย
• ลืมแก้ไขมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสที่ป้อนเข้าไปในขั้วแบตเตอรี่เป็นวิธีที่ดีในการทำให้บางสิ่งเสียหาย
• ปล่อยให้คอนโทรลเลอร์เดิมเชื่อมต่ออยู่ การป้อนกลับคนขับผ่านขั้นตอนเอาท์พุตของมันเองไม่ค่อยจบลงด้วยดี
• ละเว้นการสึกหรอของแปรง แปรงเป็นวัสดุสิ้นเปลือง และหน้าที่ในการสร้างอย่างต่อเนื่องจะยากกว่าการใช้มอเตอร์เป็นครั้งคราว
• การบรรทุกผู้เสนอญัตติสำคัญมากเกินไป กระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับแรงบิด ดังนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีภาระหนักมากจึงสามารถหยุดการทำงานของกังหันได้
• ไว้วางใจแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าในการทำงาน วัดภายใต้ภาระก่อนที่คุณจะออกแบบตัวเลข

ที่ซึ่ง Motor-as-Generator เกิดขึ้นแล้วในผลิตภัณฑ์จริง

การเบรกแบบรีเจนเนอเรทีฟเป็นแบบมอเตอร์เหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในรูปแบบการผลิต เมื่อรถยนต์ไฟฟ้าทำงานช้าลง เมื่อสว่านไร้สายปล่อยไกปืน และเมื่อแขนหุ่นยนต์ลดความเร็วลง ตัวควบคุมจะปล่อยให้เครื่องจักรทำหน้าที่เป็นเบรกและดันพลังงานที่นำกลับมาใช้กลับเข้าไปในชุด ในวิทยาการหุ่นยนต์ นี่เป็นกิจวัตรและเป็นข้อต่อเดียวกับที่ขับเคลื่อน หุ่นยนต์อุตสาหกรรม เราจัดหามอเตอร์เพื่อใช้เป็นส่วนหนึ่งของการผลิตทุกรอบแทนที่จะใช้สิ้นเปลือง

การใช้งานดังกล่าวต้องการมอเตอร์ที่ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงทิศทางนับพันโดยไม่ต้องยุ่งยาก ซึ่งเป็นสิ่งที่กลุ่มผลิตภัณฑ์หุ่นยนต์ที่มีการออกแบบแปรงทำงานเรียบลื่นของเราสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะ

มอเตอร์กระแสตรงแบบแปรงถ่าน RS-785SL สำหรับน้ำยาทำความสะอาดข้อต่อ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบแปรงเสียงรบกวนต่ำที่สร้างขึ้นสำหรับการเปลี่ยนทิศทางซ้ำๆ เหมาะสำหรับเครื่องมือและการทดลองเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กที่ต้องการเอาต์พุตที่เชื่อถือได้ ดูผลิตภัณฑ์ →

ในระดับที่เล็กลง การสร้างจะเกิดขึ้นในไฟฉายและวิทยุแบบหมุนมือ คบเพลิงหมุนวน กังหันลมขนาดเล็ก อุปกรณ์ไมโครไฮโดร จักรยานออกกำลังกาย และการเก็บเกี่ยวพลังงานจากประตู ประตูหมุน และกลไกจำหน่ายสินค้าอัตโนมัติ สิ่งเหล่านี้ไม่ต้องการเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะ พวกเขาจำเป็นต้องมีมอเตอร์แม่เหล็กถาวร อัตราทดเกียร์ที่เหมาะสมหรือการจับคู่ความเร็ว และวงจรเรียงกระแสที่เอาต์พุตต้องเป็น DC

คำพูดสุดท้ายก่อนที่คุณจะหมุนเพลานั้น

เราผลิตมอเตอร์ไมโคร DC มาตั้งแต่ปี 1988 ซึ่งหมายความว่าเราได้ดูมอเตอร์จำนวนมากที่จบลงที่ด้านกำเนิดของวงจร บางครั้งเกิดจากการออกแบบและบางครั้งก็บังเอิญ หากคุณกำลังทำงานกับผลิตภัณฑ์ที่ต้องมีมอเตอร์ตัวหนึ่งขับเคลื่อนและสร้าง โปรดบอกแรงดันไฟฟ้า ความเร็ว แรงบิด และรอบการทำงานที่คุณมีอยู่ในใจ แล้วเราจะช่วยคุณจำกัดตัวเลือกให้แคบลง ไม่ว่าจะเป็นรุ่นแปรงถ่านมาตรฐาน การออกแบบแบบไร้แปรงถ่าน หรือชุดเกียร์

หากคุณต้องการดูว่ามอเตอร์เหล่านี้ทำงานอย่างไรในอุปกรณ์จริงก่อน โปรดดูภาพรวมของเรา การใช้งานมอเตอร์กระแสตรงแบบแปรงถ่านที่ใช้กันทั่วไป เป็นสถานที่ที่ดีในการเริ่มต้น