Магнитная индукция при различных оборотах: борьба с избыточной энергией

Я хотел бы получить совет относительно следующего сценария: я хочу построить дешевый небольшой генератор для приложения по сбору энергии. На вращающемся валу установлены магниты, а рядом с этим валом расположены (закреплены) готовые индукторы. После катушек индуктивности напряжение выпрямляется, а затем за дело берется микросхема управления питанием (повышение/понижение, накопление).

При 1000 об/мин система должна обеспечить достаточную мощность (~10 мВт) для цепи позади нее. Но обороты могут варьироваться от 1000 до 20000. Как только обороты превышают 1000, возникает избыточная энергия. Поэтому я нашел способ справиться с этой избыточной энергией. Либо избавиться от лишней энергии, либо вообще предотвратить генерацию.

Было идеей использовать несколько катушек индуктивности и включать/выключать их в зависимости от оборотов. Но это потребует некоторых усилий с определением оборотов и схемой, в зависимости от того, сколько катушек индуктивности я буду использовать. Поэтому ищу более простые решения.

Механическое решение для увеличения зазора между катушками индуктивности и магнитами невозможно, потому что оба закреплены на месте, и места совсем мало.

Стабилитроны могут быть полезными, но рассеивание энергии в виде тепла может быть не самым подходящим способом, потому что теплопроводность окружающих материалов плохая.

Есть ли у вас какие-либо идеи, как справиться с этой проблемой?

Если мощность близка к линейной зависимости от оборотов, то избыток энергии незначителен. 10 мВт х 20 000/1000 = 200 мВт. || Если вы ДОЛЖНЫ ограничивать энергию, и неясно, почему вам это нужно, регулятор напряжения позволит генератору вырабатывать напряжение, НО только рассеет Valt x Iload. В большинстве генераторов Voc_RPM_max в несколько раз больше V_rpm_useful_min, НО не в 20 раз выше. например, генератор может выдавать 5 В при желаемой нагрузке, но 20 В при полных оборотах. Таким образом, используя регулятор напряжения и потребляя только то, что вам нужно, до увеличения мощности только в 4 раза (в этом примере) Pl = Il x 5V. Palt = 20 В x Il.
Генератор вырабатывает ровно столько электроэнергии, сколько вы потребляете. Если вам не нужно больше энергии, просто отключите DC-DC-преобразователь на некоторое время. Если к генератору не подключена электрическая нагрузка, он не будет генерировать электрическую энергию. Я не вижу проблемы.
Постоянный отказ не позволить нам понять реальные проблемы, связанные с этим, приведет к типичному хождению туда-сюда, которое тратит впустую ваше и наше время и дает вам некоторые рекомендации, которые могут быть или не быть чрезмерно актуальными. Выбор за вами, но слишком часто мы наблюдаем «блуждание», когда можно было бы внести действительно полезный вклад. .
Я повторю кое-что здесь, о чем я упомянул ниже, поскольку это очень актуально. | Генератор переменного тока может быть спроектирован так, чтобы действовать как источник постоянного тока при интересующем напряжении - обычно путем насыщения железа или другого сердечника в катушке (индукторах) при достижении расчетного предела тока. Это означает, что хотя генератор переменного тока может выдавать в несколько или даже во много раз желаемое напряжение при достаточно высоких оборотах, выходной ток ограничен ~~= проектным значением. Итак, если вы хотите, скажем, 5 В при 2 мА, если вы поместите зажим напряжения, который принимает избыточную энергию, когда напряжение переменного тока достигает, скажем, 6 В, тогда ...
... общая рассеиваемая энергия ненамного превышает энергию, потребляемую нагрузкой в ​​худшем случае. VACpeak = VRMS x 1,414. | Vdc = VACpeak - 2 x падения на диоде = скажем -1 В. Так, например, чтобы получить 5VDC с 2 x падениями на диоде Шоттки VACpeak = 6V, поэтому VAC RMS = 6/1,414 =~ 4V. Таким образом, генератор переменного тока 4 В переменного тока при 1000 об / мин с зажимом, скажем, 5 В переменного тока_RMS будет иметь некоторое «запасное» напряжение выше минимального и рассеивать в общей сложности не более чем на 25% больше, чем максимальная мощность нагрузки. При соответствующих уровнях мощности это кажется маловероятным. Но .... .
Что - нет больше информации? :-) Это выглядит интересно, и можно было бы сказать гораздо больше, если бы было известно немного больше. Каков источник вращения?

Ответы (2)

Это интересный вопрос, и, вероятно, у него есть хорошее решение, как только вы предоставите всю необходимую информацию, которую вы знаете, но которую пока не знаем мы.

Итак, это краткий промежуточный ответ, основанный на том, что вы нам рассказали. Если вы добавите больше деталей и пояснений, ответ можно улучшить. В противном случае это примерно такой же хороший ответ, как вы можете разумно ожидать с учетом предоставленного уровня детализации. (Другие МОГУТ дать вам еще лучший ответ, но на данном этапе вы не имеете права ожидать его :-)).

____________________________

Если доступная мощность примерно линейна с оборотами, то избыток энергии незначителен.
10 мВт х 20 000/1000 = 200 мВт.
В большинстве случаев 200 мВт нетрудно рассеять при небольшом повышении температуры.

Кроме того, генератор переменного тока не должен рассеивать всю мощность, которую он МОЖЕТ генерировать. То, что он МОЖЕТ производить 200 мВт, не означает, что он ДОЛЖЕН.

Если вы ДОЛЖНЫ ограничивать энергию, и неясно, почему вам это нужно, регулятор напряжения позволит генератору вырабатывать напряжение, НО только рассеет Valt x Iload. В большинстве генераторов Voc_RPM_max в несколько раз больше V_rpm_useful_min
, НО не в 20 раз выше.
например, генератор может выдавать 5 В при желаемой нагрузке, но 20 В при полных оборотах.
Таким образом, используя регулятор напряжения и потребляя только то, что вам нужно, до увеличения мощности только в 4 раза (в этом примере)
P_load = I_load x 5V.
P_альт = 20 В x I_нагрузка

Расскажи нам больше!

Для наведенного напряжения я использовал: V_ind = -N A ΔB/Δt
Для наведенного напряжения я использовал: V_ind = -NxAxΔB/Δt N: витки индуктора A: площадь поперечного сечения индуктора B: магнитный поток t: время увеличения/уменьшения магнитного потока Поэтому, если об/мин (оборотов в минуту вала ) увеличение напряжения увеличивается линейно. Но мощность - это напряжение * ток. Если сопротивление нагрузки постоянно, ток также увеличивается линейно. Следовательно, 2xоб/мин = 2x напряжение = 2x ток = 4x мощность. При 20000 об/мин это будет в 20x20=400 раз больше вырабатываемой мощности. Имеется в виду 4 Вт, а не 200 мВт, или я ошибаюсь?
@BendingBender Предположение, которое можно изменить, это «... если сопротивление нагрузки постоянное ...» -> Как отмечалось выше, если вы используете регулятор напряжения, то нагрузка «увидит» фиксированное напряжение, а ток нагрузки будет постоянным после Желаемое достигнуто. Таким образом, если напряжение увеличивается линейно с напряжением (и было бы исключительно необычно, чтобы Vmax = 20 x Vwanted), тогда мощность будет 20 x (линейно с V), а не квадратичной зависимости. Поскольку мы до сих пор не знаем ~~= о том, что вы делаете, допустимой сложности, стоимости, ... ЧТО-НИБУДЬ ... мы не знаем, будет ли небольшой smps в порядке, но если да, то Pmax несколько раз Pwanted.
"P_load = I_load x 5V. P_alt = 20 V x I_load" Спасибо, Рассел, я думаю, это помогло мне. :)
@BendingBender Это 20 В x I_load для примера, который я привел, когда генератор переменного тока «выходит за пределы» при некотором напряжении. Обычно это так. Вы также можете зафиксировать избыточный ток, чтобы генератор переменного тока насыщался, и это ограничивало рассеивание напряжения и мощности. Вы можете .... МНОГО МНОГО, но пока у нас нет сведений о том, что вы делаете, мы не можем дать много хороших советов.

Не запутайтесь! RPM - это мера скорости вращения. Скорость вращения пропорциональна Electormotion Force, которая является напряжением (Вольты), а не мощностью (мВт).

Мощность – это напряжение, умноженное на ток (А). Какой ток даст ваш генератор? Что ж, в широком диапазоне это будет именно тот ток, который вы берете, ни больше, ни меньше. Вот и все.

Если вы приблизитесь к максимальной мощности, которую может обеспечить ваш источник, вращение замедлится, уменьшая ЭДС (напряжение), и, в зависимости от вашей схемы, ток может стать ниже, или попытаться сохранить постоянную мощность и полностью задушить вращение.

Грегори - судя по тому, что он говорит, есть вероятность, что энергоснабжение не является основным потребителем энергии. «Задушить» источник питания механически звучит как непрактично, так и нежелательно. Могу ошибаться :-).
Я никогда не голосовал за удушение чего бы то ни было. Просто сказал, что будет, если захотят больше, чем есть в наличии.
Грегори - попробуйте еще раз :-) -> Поскольку он предполагает, что скорость вращения может быть в 20 раз выше скорости, при которой будет генерироваться необходимая энергия, вероятность того, что нагрузка задушит источник, невелика. Если нагрузка резистивная, то мощность увеличивается и уменьшается пропорционально квадрату V. V может быть примерно пропорциональна скорости. Таким образом, скажем, 50% скорости загрузки составляет 25% от требуемой или меньше.
Я ничего не знаю о шансах. Но я вижу, что вы путаете мощность, энергию, напряжение и ток.
Вежливо - Нет. Я ничего не путаю. (Не в течение последних 50 лет или около того :-)). В простом генераторе с постоянными магнитами напряжение увеличивается примерно линейно с частотой вращения, уменьшаясь по мере того, как различные вторичные эффекты становятся доминирующими. Для нагрузки с постоянным током - например, если бы линейный регулятор питал нагрузку с постоянным сопротивлением, мощность нагрузки увеличивается линейно с напряжением. Для нагрузки с постоянным сопротивлением (без регулятора) мощность нагрузки увеличивается как квадрат нагрузки, так и ток линейно. Энергия является временным интегралом мощности и не слишком актуальна в данном обсуждении.
Хорошо, значит, вы не путаете термины. Может быть, дело в том, сколько слов вы пишете, как в юридических документах :) в любом случае, я имел в виду, что после генератора могут использоваться разные схемы. Линейный не имеет смысла из-за низкой эффективности, но, с другой стороны, схемы переключения имеют тенденцию поддерживать постоянную мощность, что может иметь всевозможные эффекты.
Магнитная индукция при различных оборотах: борьба с избыточной энергией
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v