Напряжение, регулируемое резистором в цепи генератора

Поэтому я работаю над созданием схемы, которая позволит двигателю генерировать энергию для зарядки аккумулятора. У меня есть то, что я предположил, асинхронный двигатель переменного тока, который я спас от старого рождественского украшения.

После снятия двигателя с его корпуса я узнал, что это синхронный двигатель.

Этот с рейтингом 120VAC 3.8W 4.2 / 5 RMP

Он может выдавать более 200 В переменного тока при коротком замыкании (или постоянного тока с использованием моста выпрямителя) при ~ 6,7 мА. Я мог получить значение тока только от короткого замыкания через выпрямитель. Может быть, мой мультиметр за 7 долларов не справляется с переменным током или мое невежество при чтении тока переменного тока.

Как ни странно (по крайней мере для меня), независимо от того, как я с этим справился: сила тока оставалась на постоянном уровне ~ 6,7 мА. В моих работах я понял, что есть, по крайней мере, почти прямая линия, которая показывает, что сопротивление, данное цепи, будет выдавать максимальное напряжение, которое я могу получить от самого двигателя.

Размещенная диаграмма является тестовой схемой для сбора данных об этом.

Мне интересно, есть ли кто-нибудь с идеей относительно того, что вызывает этот феномен?

Вот диаграмма и график напряжений по всей цепи (от любого конца моста выпрямителя), учитывая различные значения R1.

Определенно, есть хорошие ответы. Не уверен, что это лучший ответ. Я ценю все входные данные и выберу лучший ответ, как только вернусь с работы, у меня будет время, чтобы провести еще какое-то тестирование и разобрать мотор, чтобы увидеть, что на самом деле происходит внутри.

Чтобы уточнить: в конце игры нужно максимизировать входящее напряжение, чтобы я мог снизить напряжение в цепи позднее и увеличить силу тока, чтобы несколько эффективнее зарядить аккумулятор. Также, чтобы понять, почему кажется, что этот двигатель имеет постоянную 6,5 мА.

Я могу просто вернуться к своим исследованиям и выбрать лучший ответ на данный момент. Если я столкнусь с чем-нибудь интересным в будущем, я постараюсь опубликовать снова.

Отличная работа на эксперименте!

Двигатель, который вы используете в качестве генератора, имеет высокий внутренний импеданс, в основном из-за обмоток и внутренней магнитной структуры. Вы можете думать об этом как о резисторе внутри двигателя, который включен последовательно с его выходом. Конечно, это не настоящий резистор, просто способ его моделирования.

Вы не упомянули об этом, но когда вы экспериментируете, учтите, что нагрузка на ваш двигатель, действующий как генератор, может привести к ускорению или замедлению двигателя. Это, конечно, повлияет на результаты вашего эксперимента.

В области электроники мы знаем, что максимальная мощность будет передаваться нагрузке, когда полное сопротивление нагрузки совпадает с полным сопротивлением источника. Возможно, вам будет интересно добавить столбец на диаграмму, который показывает мощность в нагрузке (= V ² / R), чтобы посмотреть, сможете ли вы найти точку максимальной передачи мощности. Вам нужно будет продлить эксперимент с более высокими значениями сопротивления, скорее всего.

После того, как вы определили максимальную мощность, которую вы можете получить от вашего генератора, вы можете увидеть, подходит ли он для питания целевого устройства. Если у него достаточно мощности, то, скорее всего, решение потребует понижающего регулятора для эффективного понижения более высокого напряжения.

Продолжайте хорошую работу.

В диапазоне, который вы измерили, генератор в значительной степени действует как источник тока.

В первом приближении генератор может быть смоделирован как источник напряжения последовательно с сопротивлением. Напряжение прямо пропорционально скорости вращения, а сопротивление достаточно фиксировано.

Вы говорите, что получаете напряжение разомкнутой цепи 200 В и ток короткого замыкания около 6,6 мА. Предполагая, что генератор все еще вращается с той же скоростью при замыкании, что и в открытом состоянии, внутреннее сопротивление генератора составляет (200 В) / (6,6 мА) = 30 кОм. Это значение будет искажено, если генератор действительно замедлился, когда выход был закорочен. Вот упрощенная модель вашего генератора и выпрямительных диодов:

Если вышеприведенное верно, то вы получите в основном постоянный ток для нагрузок, значительно меньших 30 кОм. При 30 кОм вы должны получить половину тока короткого замыкания при половине напряжения разомкнутой цепи. Это та точка, где генератор выдает максимальную мощность. При нагрузке значительно выше 30 кОм генератор будет выглядеть в основном как источник напряжения 200 В.

Асинхронный двигатель не будет генерировать слишком большое напряжение в цепи выпрямителя. Ротор может иметь небольшое количество остаточного магнетизма, что позволяет ему генерировать небольшое напряжение, действующее как синхронный генератор с постоянными магнитами.

Если двигатель генерирует более 50 вольт, это может быть синхронный двигатель с постоянными магнитами, такой как часы или таймер. Это также может быть двигатель постоянного тока с постоянным магнитом с коммутатором, но это будет необычно для небольшого двигателя с таким уровнем напряжения.

При использовании спасенного двигателя очень полезно найти всю информацию, отмеченную на двигателе и на продукте, с которого он был удален. Если изделие содержит другие электрические компоненты, которые подключены к двигателю, важно иметь эти компоненты и иметь возможность их повторного подключения после того, как они и двигатель будут удалены. Также полезно знать о любом другом использовании электроэнергии в продукте.

Прежде чем пытаться использовать двигатель в качестве генератора, двигатель должен быть проверен как двигатель. Лучше всего протестировать его так, как он изначально использовался. Определите напряжение, ток, мощность и скорость с исходной нагрузкой и без нагрузки. Измерьте сопротивление постоянного тока.

Подробные фотографии и размеры могут быть полезны.

В классе двигателей в Калифорнийском университете мы узнали, что каждый двигатель также является генератором. Синхронные двигатели будут генерировать и снижать потребляемую мощность в зависимости от соотношения фаз между приложенным напряжением и положением двигателя, когда он находится под нагрузкой. Когда нагрузка отрицательная (кто-то поворачивает рукоятку и пытается заставить двигатель работать быстрее), потребляемая мощность становится отрицательной. Вот так синхронный двигатель становится генератором. Вы регулируете выход, регулируя механическую мощность, приложенную к валу.

Все это упражнение, похожее на бухгалтерский учет: учесть всю энергию.

Я не думаю, что Тесла имел в виду DC, когда он изобрел двигатели переменного тока.