آیا تا به حال فکر کرده اید که چگونه موتورهای DC برش شده که دستگاه های روزمره را تغذیه می کنند، می توانند به ژنراتورهای قابل اعتماد تبدیل شوند؟این اکتشاف تفاوت های فنی استفاده از موتورهای DC برش شده برای تبدیل انرژی را نشان می دهد.

مهندسان مدت هاست که تشخیص داده اند که هر دو موتور DC برش و بدون برش (BLDC) دارای قابلیت های ژنراتور ذاتی هستند. موتورهای DC برش شده در کاربردهایی که نیاز به خروجی جریان مستقیم دارند، برجسته هستند.در حالی که موتورهای BLDC برای تولید جریان متناوب مناسب تر هستندتبدیل خروجی BLDC به DC نیاز به مدارهای اصلاح اضافی دارد، در حالی که موتورهای برش شده برای تولید جریان متناوب نیاز به الکترونیک تبدیل DC به AC دارند.این تجزیه و تحلیل بر روابط اساسی که بر موتورهای DC برش شده در حالت ژنراتور حاکم است تمرکز دارد، به ویژه تعامل بین سرعت چرخش، ولتاژ، تورک و جریان

هنگامی که روتور یک موتور در یک میدان مغناطیسی می چرخد، نیروهای الکترومغناطیسی ولتاژ را در سراسر پیچ ها ایجاد می کنند. پدیده ای به نام نیروی الکتروموتوی عقب (EMF عقب). ثابت EMF عقب (K ),به طور معمول در میلی ولت در هر RPM اندازه گیری می شود، به عنوان یک مشخصات حیاتی عمل می کند. ولتاژ تحریک شده (Ui) متناسب با سرعت زاویه ای (ω) از طریق معادله:

Ui = K √ ω

در عملکرد ژنراتور، یک منبع انرژی خارجی می تواند عمود موتور را چرخش دهد و باعث می شود که اسپری های روتور از جریان مغناطیسی سینوسایدال عبور کنند.هر چرخش کویل ولتاژ سینوساید را متناسب با سرعت و تراکم جریان تولید می کندیک کویل تک دور موج های سینوس خالص را با دوره های مشابه چرخه های الکتریکی تولید می کند.

موتورهای DC برش شده به طور معمول دارای روتورهای دارای بخش های کویل با شماره ی عجیب (به عنوان مثال 3، 5، 7) هستند که از طریق برس های کربن تغذیه می شوند.EMF عقب در پایانه های خروجی با موج ولتاژ معمولا کمتر از 5٪ از کل خروجی ظاهر می شود.

ثابت EMF عقب ولتاژ خروجی را نسبت به سرعت گره تعیین می کند.کاهش دهنده های دنده می توانند RPM موثر را افزایش دهند، در صورتی که محدودیت های حداکثر سرعت را رعایت کنند.انتخاب موتور باید محدودیت های حرارتی و مکانیکی را در نظر بگیرد، به ویژه حداکثر گشتاور مداوم و سرعت نامگذاری شده.

ژنراتورهای خالی ولتاژ پایانی (Ui) را به طور مستقیم متناسب با سرعت زاویه ای با جریان صفر تولید می کنند._بار) ایجاد جریان (I_بار), باعث کاهش ولتاژ بر اساس معادله:

U_T= Ui − (I_بار× R_روتور)

جایی که R_روتورنشان دهنده مقاومت داخلی پیچ و تاب است. در سرعت ثابت،افزایش جریان بار به تدریج ولتاژ پایانی را کاهش می دهد تا زمانی که EMF عقب برابر با کاهش مقاومت باشد:

من_مکس= Ui / R_روتور

حداکثر قدرت خروجی زمانی رخ می دهد که ولتاژ پایانی برابر با نیمی از Ui و جریان بار به نیمی از I می رسد_مکس:

P_مکس= (Ui × I_مکس) / 4

با این حال، طرح های ژنراتور عملی باید نیازهای واقعی قدرت را به جای حداکثر نظری هدف قرار دهند، که اغلب نیاز به موتورهای با امتیازات بالاتر دارد. کارایی سیستم به صورت زیر محاسبه می شود:

η = P_واقعی/ پ_{ماشین آلات}

این موتور با ثابت EMF عقب 1.17 mV / RPM، 5.85V را در 5000 RPM تولید می کند. مقاومت پیچ و تاب 8.3Ω آن اجازه می دهد تا حداکثر 0.70A از 0.55A بالاتر باشد.کار متناوب ممکن است این بیش از حد را تحمل کند، اما استفاده مستمر نیاز به مقاومت های بار بیش از 3Ω دارد.

این واحد 0.70 mV / RPM 7.0V را در 10,000 RPM تولید می کند. مقاومت 14.9Ω آن جریان مدار کوتاه را به 0 محدود می کند.47A ٪ به طور ایمن پایین تر از قابلیت مداوم ٪ باعث می شود که برای برنامه های ژنراتور مستقیم بدون مقاومت های اضافی مناسب باشد.

حداکثر کارایی اغلب در زیر حداکثر قدرت تولید اتفاق می افتد. 16C18 بیشترین کارایی را در جریان های متوسط نشان می دهد ، با تقریباً 50٪ کارایی در حداکثر قدرت تولید. Optimal generator operation requires balancing electrical and mechanical parameters—a process where experienced application engineers provide valuable guidance for specialized uses like tachometer generators or energy harvesting systems.