Perché è più difficile girare un motore / generatore con terminali in corto?

L'albero di un motore non collegato è facile da ruotare rispetto a un motore con terminali in corto. Se un carico resistivo è collegato ai terminali, la difficoltà di rotazione è da qualche parte nel mezzo.

Perchè è questo? (Sto usando un motore BLDC.)

Devo iniziare con un po 'di terminologia: scusate se è esoterico, ma questo metterà le cose in linea con il modo in cui la gente parla di questo argomento.

Quando si gira una macchina CC a magnete permanente *, l'armatura genera una tensione internamente. Questo è chiamato "EMF" ** dell'armatura o "EMF posteriore" se la macchina funziona come un motore. Questo EMF viene sempre generato quando la macchina gira.

Quando si esegue la corrente attraverso una macchina a corrente continua, si genera una coppia. Questa coppia viene sempre generata quando la macchina gira, indipendentemente dal fatto che si tratti di un motore o di un generatore.

Quando metti una resistenza sui terminali di una macchina e ne giri l'albero, genera quell'EMF. Con la resistenza collegata, questo EMF fa fluire una corrente proporzionale all'EMF divisa per la resistenza esterna più la resistenza dell'indotto della macchina. Questa corrente, a sua volta, genera una coppia che resiste al movimento (a causa della conservazione dell'energia, deve essere in una direzione per resistere al movimento).

Il cortocircuito della macchina mette la minima resistenza possibile su di essa - non è possibile ottenere un valore inferiore a 0 senza ricorrere a circuiti attivi. La coppia posteriore in questo caso è puramente un prodotto dell'EMF e della resistenza dell'indotto. Aumentare la resistenza inserendo un resistore significa meno corrente per la stessa velocità della macchina, il che significa una minore coppia posteriore. All'estremo, non hai affatto un resistore, il che significa una resistenza elettrica infinita - questo significa che la coppia posteriore sarà dovuta a effetti meccanici come attrito (e windage, se la giri così velocemente), e possibilmente meccanico e effetti elettromeccanici quando i magneti di campo agiscono contro il ferro nell'armatura.

* Lo chiamo "macchina" anziché "motore" perché può essere un motore o un generatore, a seconda di come lo usi. Ma non è necessario modificare nulla internamente per cambiare il modo in cui viene utilizzato, quindi "macchina".

** EMF sta per "forza elettromotrice", che è il termine giusto e più antico per "tensione". Sembra sciocco avere due termini, ma a volte è utile.

"applicare un carico resistivo" a un motore in moto è essenzialmente come funziona un freno elettrico . Come prima approssimazione, la coppia prodotta dal motore è proporzionale alla corrente, ovvero girare il motore è più duro poiché la resistenza di carico si riduce. Quando si cortocircuitano i terminali, c'è solo la resistenza interna del motore che limita la corrente.

Mentre leggevo la risposta accettata, il mio cervello ha avuto la seguente semplificazione, che ritengo vagamente accurata (?):

I motori sono sia dinamo che elettromagneti.

La rotazione di un motore invoca le sue proprietà come una dinamo.

Poiché i terminali del motore sono in cortocircuito, la tensione generata viene applicata agli avvolgimenti della bobina del motore, invocando le proprietà del motore come un elettromagnete sul proprio asse.