发电机电路中的电阻调节电压

电器工程 电压 发动机 多变的
2022-01-18 08:14:27

测试电路图

因此,我正在修补一个电路,该电路将允许电机发电为电池充电。我有这个,我以为是我从旧圣诞装饰品中抢救出来的交流感应电机。

从外壳中取出电机后,我得知它是同步电机。

这一款额定值为 120VAC 3.8W 4.2/5 RMP

它可以在约 6.7mA 的短路电流(或使用整流桥的直流电)中输出高达 200 伏的交流电。我只能通过整流器从短路中获得电流读数。可能是我 7 美元的万用表在交流电上表现不佳,或者我对阅读交流电安培数一无所知。

奇怪的是(至少对我来说),无论我如何工作:安培数将保持在约 6.7mA 的一致上限。在我的修补中,我发现至少几乎是一条直线,它表明电路的电阻将输出我可以从电机本身获得的最大电压。

发布的图表是用于收集数据点的测试电路。

我想知道是否有人知道是什么导致了这种现象?

给定不同的 R1 值,这是整个电路(从整流桥的任一端)的电压图表。

数据点图

肯定有一些好的答案。不确定哪个是最佳答案。我很感激所有的意见,一旦我下班回来,有时间做更多的测试,我会选择最好的答案,然后拆开电机看看里面到底发生了什么。

澄清一下:最终的游戏是最大化输入电压,这样我可以稍后在电路中降低电压并提高安培数以稍微有效地为电池充电。还要了解为什么这个电机似乎有这个恒定的 6.5mA。

我现在可能只是回到我的研究并选择一个最佳答案。如果我在路上遇到任何有趣的事情,我会确保再次发布。

4个回答

实验做得很好!

您用作发电机的电机具有很高的内部阻抗,这主要是由于绕组和内部磁结构。您可以将其视为电机内部与其输出串联的电阻器。当然,这不是一个真正的电阻,只是一种建模方式。

您没有提到它,但是当您进行试验时,请考虑施加在充当发电机的电机上的负载可能会导致驱动电机加速或减速。这当然会影响你的实验结果。

在电子学中,我们知道当负载阻抗与源阻抗匹配时,最大功率将传输到负载。您可能会发现在图表中添加一列显示负载功率 (= V 2 /R) 以查看是否可以找到最大功率传输点很有趣。您很可能需要使用更高的电阻值来扩展您的实验。

一旦确定了可以从发电机获得的最大功率,您就可以查看它是否适合为您的目标设备供电。如果它确实有足够的功率,那么解决方案很可能需要降压稳压器来有效地降低较高的电压。

保持良好的工作。

在您测量的范围内,发生器在很大程度上就像一个电流源。

首先近似,发电机可以建模为与电阻串联的电压源。电压与转速成正比,电阻固定合理。

你说你得到了 200 V 的开路电压和大约 6.6 mA 的短路电流。假设发电机在短路和开路时仍以相同的速度旋转,则发电机的内阻为 (200 V)/(6.6 mA) = 30 kΩ。如果在输出短路时发电机实际减速,则该值将出现偏差。这是您的发电机和整流二极管的简化模型:

如果上述情况正确,那么对于明显小于 30 kΩ 的负载,您将获得基本恒定的电流。在 30 kΩ 时,您应该在一半的开路电压下获得一半的短路电流。那是发电机产生最大功率的点。在显着高于 30 kΩ 的负载下,发生器看起来很像一个 200 V 的电压源。

感应电动机不会在整流器电路中产生太多电压。转子可能有少量的剩磁,以使其产生一点电压,充当永磁同步发电机。

如果电机产生的电压超过 50 伏,则它可能是永磁同步电机,如时钟或定时器电机。它也可以是带有换向器的永磁直流电机,但这对于该电压水平的小型电机来说是不寻常的。

使用打捞的电机时,查找电机上标记的所有信息以及拆下电机的产品上的所有信息非常有帮助。如果产品包含连接到电机的其他电气组件,那么拥有这些组件并能够在它们和电机被移除后重新连接它们是很重要的。了解产品中电力的任何其他用途也很有帮助。

在尝试将电动机用作发电机之前,应将电动机作为电动机进行测试。最好按照最初使用的方式对其进行测试。确定原始负载和空载时的电压、电流、功率和速度。测量直流电阻。

详细的图片和尺寸可能会有所帮助。

我们在加州大学洛杉矶分校的电机课上了解到,每台电机也是一台发电机。同步电机在负载下将根据施加电压和电机位置之间的相位关系产生和降低功率消耗。当负载为负时(有人转动曲柄并试图使电机运​​转得更快),功率消耗变为负值。这就是同步电动机变成发电机的方式。您可以通过调节施加在轴上的机械功率来调节输出。

整个事情是一个类似于财务簿记的练习:计算所有的能量。

我认为特斯拉在发明交流电机时并没有想到直流电。