Как изменить электрический генератор постоянного тока, чтобы получить ту же мощность при более низкой скорости?

Увеличивает ли количество витков на$\frac{2000}{700}$Покажи фокус?

Почти. Это должно изменить противо-ЭДС с коэффициентом K = 20/7, чтобы компенсировать изменение скорости. Проблема в том, что даже если вам удастся эффективно перемотать двигатель, сопротивление и индуктивность электрической машины увеличатся в К ² = 8,16 раза - потери I2R в генераторе увеличатся в 8 раз при том же токе нагрузки. . И это если вам удастся эффективно перемотать мотор. Если вы не можете достичь хорошего коэффициента заполнения ротора, сопротивление будет еще выше. Для этого вам понадобится соответствующее оборудование; Я бы не стал пробовать руками.

Эмпирическое правило заключается в том, что потери I2R в двигателях с постоянными магнитами (будь то синхронные или щеточные двигатели постоянного тока) минимальны при заданном уровне механической мощности, когда двигатели работают на более высоких скоростях. При их работе на более низких скоростях требования к крутящему моменту возрастают, а потери I2R увеличиваются на этот коэффициент в квадрате.

Таким образом, если вы можете компенсировать потери I2R, увеличив коэффициент обмотки, например, 21/7 или 22/7 (что приводит к еще большим потерям I2R), и не перегревая генератор, вы удовлетворите свою выходную мощность. цель.

Вот почему шестерни и ремни часто используются с электродвигателями на низких скоростях, а не с прямым приводом.

Альтернативный подход состоит в том, чтобы сделать электрическую машину с большим количеством полюсов: большее количество полюсов = более высокая электрическая частота, что приближает рабочую точку электрической машины к области ее максимальной эффективности. Но это более сложно, чем просто перемотка двигателя.

Можно получить ту же мощность при меньшей скорости без каких-либо изменений в самом электрогенераторе.

Чаще всего мы подключаем выходные провода электрогенератора к входу регулятора напряжения , а выход регулятора напряжения к нашей нагрузке.

Если повезет, то изменение с 2000 об/мин на 700 об/мин даже не будет замечено нагрузкой. Выходное напряжение генератора, конечно, упадет менее чем наполовину по сравнению с прежним выходным напряжением генератора. Но регулятор напряжения (если вам повезет) компенсирует это и подаст на нагрузку такое же постоянное выходное напряжение, как и всегда. (Поскольку выходное напряжение генератора будет ниже, эффективный регулятор напряжения будет потреблять больший ток от генератора, чтобы подавать на нагрузку ту же мощность, что и всегда).

Увы, есть много способов не повезти:

• некоторые плохо спроектированные стабилизаторы напряжения не смогут справиться с этим более низким входным напряжением при этих уровнях мощности, а внутренние силовые транзисторы перегреются и будут безвозвратно разрушены.
• некоторые хорошо спроектированные регуляторы не предназначены для этого конкретного диапазона напряжения и просто отключаются, чтобы предотвратить необратимое повреждение.
• Внутреннее сопротивление обмотки некоторых генераторов настолько велико, что просто невозможно получить желаемое количество энергии на такой низкой скорости.
• Внутреннее сопротивление обмотки некоторых генераторов настолько велико, что иногда может казаться, что система работает на этой более низкой скорости, но в других случаях она застревает в нежелательном запирании с ограничением тока на этой более низкой скорости.
• Некоторые первичные двигатели могут быть не в состоянии вращать вал генератора с повышенным крутящим моментом, который требуется генератору на этой более низкой скорости. Это заставит систему вращаться еще медленнее, что, возможно, приведет к нежелательному запиранию с ограничением крутящего момента на очень низкой скорости, очень похожему на нежелательное защелкивание с ограничением по току, упомянутому ранее, или, возможно, просто к остановке.
• Поскольку генераторы менее эффективны на более низких скоростях, они будут нагреваться сильнее, производя ту же выходную мощность на более низкой скорости. Некоторые генераторы не рассчитаны на такие условия — слишком большой ток, приводящий к перегреву, — и в конечном итоге будут безвозвратно повреждены. (Меньшее самовентиляторное воздушное охлаждение на более низких скоростях делает это еще хуже).
• Поскольку генераторы несколько менее эффективны на более низких скоростях, вашему первичному двигателю придется обеспечивать несколько большую мощность, чтобы поддерживать работу системы. Некоторые первичные двигатели не смогут обеспечить такое несколько большее количество энергии.

Должна быть возможность узнать номинальные характеристики первичного двигателя, генератора, регулятора и нагрузки, возможно, прочитав таблицы данных . Тогда вы сможете заранее подсчитать, повезет ли вам, а если нет, то что именно нужно заменить или модифицировать, чтобы система заработала.