Tensione regolata dalla resistenza nel circuito del generatore

Quindi sto armeggiando con la realizzazione di un circuito che consentirà a un motore di generare energia per caricare una batteria. Ho questo, quello che presumevo essere un motore a induzione AC che ho recuperato da una vecchia decorazione di Natale.

Dopo aver rimosso il motore dal suo alloggiamento, ho imparato che è un motore sincrono.

Questo con i rating di 120VAC 3.8W 4.2 / 5 RMP

Può emettere verso l'alto di 200 Volt CA in corto circuito (o CC usando un ponte raddrizzatore) a ~ 6,7 mA. Ho potuto ottenere solo la lettura dell'amperaggio da un corto circuito attraverso il raddrizzatore. Potrebbe essere il mio multimetro da $ 7 che non funziona bene con AC o la mia ignoranza nella lettura dell'amperaggio AC.

Stranamente (almeno per me), non importa come ho funzionato: l'amperaggio rimarrebbe a un limite massimo di ~ 6,7 mA. Nel mio armeggiare ho capito che c'è, almeno quasi, una linea retta che mostra che la resistenza data al circuito genererà una tensione massima che posso ottenere dal motore stesso.

Lo schema pubblicato è un circuito di prova per raccogliere punti dati su questo.

Mi chiedo se c'è qualcuno con un'idea di cosa sta causando questo fenomeno?

Ecco un diagramma e un grafico delle tensioni attraverso l'intero circuito (da entrambe le estremità del ponte raddrizzatore), dati i diversi valori di R1.

Sicuramente delle buone risposte. Non sono sicuro di quale sia la risposta migliore. Apprezzo tutto l'input e selezionerò la risposta migliore una volta che torno dal lavoro e ho tempo per fare qualche altro test e smontare il motore per vedere cosa sta realmente succedendo dentro.

Per chiarire: il gioco finale è quello di massimizzare la tensione in ingresso in modo da poter ridurre la tensione più tardi nel circuito e aumentare l'amperaggio per caricare una batteria in modo abbastanza efficiente. Anche per capire perché sembra esserci questa costante 6.5mA proveniente da questo motore.

Potrei semplicemente tornare alle mie ricerche e scegliere una risposta migliore per ora. Se incontro qualcosa di interessante lungo la strada, mi assicurerò di postare di nuovo.

Ottimo lavoro sull'esperimento!

Il motore che si sta utilizzando come generatore ha un'alta impedenza interna in gran parte dovuta agli avvolgimenti e alla struttura magnetica interna. Puoi pensare a questo come a un resistore all'interno del motore che è in serie con il suo output. Naturalmente questo non è un vero resistore, solo un modo per modellarlo.

Non lo hai menzionato, ma quando stai sperimentando considera che il carico posto sul tuo motore che agisce come generatore può causare l'accelerazione o il rallentamento del motore di azionamento. Questo ovviamente influenzerà i risultati del tuo esperimento.

In elettronica, sappiamo che la massima potenza verrà trasferita a un carico quando l'impedenza di carico corrisponde all'impedenza della sorgente. Potresti trovare interessante aggiungere una colonna al tuo grafico che mostra la potenza nel carico (= V ² / R) per vedere se riesci a trovare il punto di massimo trasferimento di potenza. Dovrai probabilmente estendere l'esperimento con valori di resistenza più elevati.

Una volta determinata la potenza massima che puoi ottenere dal tuo generatore, puoi vedere se è adatto per alimentare il tuo dispositivo di destinazione. Se ha abbastanza potenza, allora molto probabilmente la soluzione richiederà un regolatore buck per ridurre efficacemente la tensione più alta.

Continua così.

Oltre l'intervallo misurato, il generatore si comporta in gran parte come una sorgente di corrente.

A prima approssimazione, il generatore può essere modellato come una sorgente di tensione in serie con una resistenza. La tensione è direttamente proporzionale alla velocità di rotazione e la resistenza è ragionevolmente fissa.

Dici che stai ricevendo una tensione di circuito aperto di 200 V e una corrente di corto circuito di circa 6,6 mA. Supponendo che il generatore stia ancora girando alla stessa velocità quando è in cortocircuito rispetto a quando è aperto, la resistenza interna del generatore è (200 V) / (6,6 mA) = 30 kΩ. Questo valore sarà distorto se il generatore rallentasse effettivamente quando era in cortocircuito l'uscita. Ecco il modello semplificato dei diodi del generatore e del raddrizzatore:

Se quanto sopra è corretto, otterrai corrente sostanzialmente costante per carichi significativamente inferiori a 30 kΩ. A 30 kΩ, dovresti ottenere metà della corrente di corto circuito a metà della tensione di circuito aperto. Questo è il punto in cui il generatore produce la massima potenza. Con un carico significativamente superiore a 30 kΩ, il generatore apparirà in gran parte come una sorgente di tensione di 200 V.

Un motore a induzione non genererebbe molta tensione in un circuito raddrizzatore. Il rotore potrebbe avere una piccola quantità di magnetisim residuo per consentirgli di generare una piccola tensione che agisce come un generatore sincrono a magnete permanente.

Se il motore sta generando più di 50 volt, può essere un motore sincrono a magneti permanenti come un orologio o un motore timer. Potrebbe anche essere un motore DC a magnete permanente con un commutatore, ma sarebbe insolito per un piccolo motore a quel livello di tensione.

Quando si utilizza un motore recuperato, è molto utile trovare tutte le informazioni contrassegnate sul motore e sul prodotto da cui è stato rimosso. Se il prodotto contiene altri componenti elettrici, che sono collegati al motore, è importante disporre di tali componenti ed essere in grado di ricollegarli dopo che sono stati rimossi e il motore. È anche utile conoscere qualsiasi altro uso di energia elettrica nel prodotto.

Prima di tentare di utilizzare un motore come generatore, è necessario testarlo come motore. È meglio testarlo come è stato originariamente utilizzato. Determinare la tensione, la corrente, la potenza e la velocità con il carico originale e senza carico. Misurare la resistenza CC.

Immagini e dimensioni dettagliate possono essere utili.

Nella classe di motori della UCLA abbiamo appreso che ogni motore è anche un generatore. I motori sincroni genereranno e annulleranno l'assorbimento di potenza in base alla relazione di fase tra la tensione applicata e la posizione del motore quando è sotto carico. Quando il carico è negativo (qualcuno sta girando la manovella e sta cercando di far andare il motore più veloce), l'assorbimento di potenza diventa negativo. Ecco come un motore sincrono diventa un generatore. È possibile regolare l'uscita regolando la potenza meccanica applicata all'albero.

Il tutto è un esercizio simile alla contabilità finanziaria: rendere conto di tutta l'energia.

Non penso che Tesla avesse in mente la DC quando inventò i motori AC.