Làm thế nào khác nhau là thiết kế động cơ dc từ thiết kế máy phát điện dc?

Một số động cơ dc có thể được sử dụng làm máy phát điện bằng cách áp dụng mô-men xoắn cơ học vào trục đầu ra để tạo ra dòng điện. Tuy nhiên, ngay cả khi một động cơ dc có thể làm điều này, tôi tưởng tượng chúng không được thiết kế cho mục đích này và do đó hoạt động kém hiệu quả hơn khi được sử dụng như một máy phát điện hơn là một động cơ.

Theo hiểu biết ngây thơ của tôi, máy phát điện dc và động cơ dc về cơ bản là cùng một máy móc, nhưng với đầu vào và đầu ra đảo ngược. Điều này khiến tôi tin rằng một số cân nhắc thiết kế khác được sử dụng để làm cho một hướng hiệu quả hơn so với hướng khác.

Làm thế nào khác nhau là máy phát điện dc và động cơ dc được thiết kế để làm cho một hướng đầu vào / đầu ra hiệu quả hơn so với hướng khác? Người ta có thể làm gì bằng điện hoặc cơ học để cải thiện hiệu quả theo một trong hai hướng?

Cụ thể, tôi quan tâm đến việc chuyển đổi một động cơ dc thành máy phát điện và muốn biết làm thế nào tôi có thể cải thiện hiệu quả của nó trong việc chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện.

Vào thời xa xưa, máy phát điện DC được chải thiết bị giao hoán. Họ có một hoặc nhiều cuộn dây stato và cuộn dây phần ứng. Máy phát điện DC vết thương cũng như động cơ thường được kết nối theo một trong ba phương pháp: Sê-ri, Shunt và Hợp chất. Không đi sâu vào chi tiết, mỗi người có một điểm mạnh và điểm yếu riêng. Nhưng bạn chỉ cần nhớ hai điều sau: điện áp của động cơ DC phụ thuộc vào tốc độ trục đầu vào của nó. Hiện tại là một chức năng của mô-men xoắn. Nhiều điện áp hơn có nghĩa là nhiều RPM hơn và nhiều ampe hơn có nghĩa là nhiều newton-mét (hoặc foot-pound).

Vì vậy, với tất cả điều đó, bạn cần một nguồn tốc độ không đổi để có được một điện áp không đổi. Và bạn cần đảm bảo bạn có đủ mô-men xoắn để đáp ứng nhu cầu hiện tại của tải nếu không điện áp giảm. Ô tô cũ có máy phát điện giao hoán. Họ không thể điều chỉnh điện áp nên họ đã sử dụng phạm vi khoảng 10-14 volt và sử dụng rơle chỉ đóng khi tốc độ động cơ nằm trong phạm vi điện áp. Nếu điện áp quá thấp hoặc quá cao, rơle sẽ mở. Nguyên thủy theo tiêu chuẩn ngày nay. Máy phát điện trong ô tô ngày nay sử dụng mạch điều chỉnh điện áp thay đổi dòng điện phần ứng làm thay đổi cường độ trường dựa trên điện áp đầu ra của stator. Tốc độ thấp hơn có nghĩa là nhiều dòng điện đến phần ứng và ít dòng điện hơn ở tốc độ cao hơn.

Vậy máy phát điện DC khác với động cơ như thế nào? Không khác nhau chút nào. Nếu bất cứ thứ gì chúng chủ yếu khác nhau về thiết kế cơ học vì chúng sẽ được ghép với một động cơ chính (hơi nước, ICE, điện, v.v.). Mặc dù, trong các máy phát điện lớn hơn nhiều, họ có các bàn chải chuyển đổi có thể điều chỉnh để bù cho sự dịch chuyển trong mặt phẳng giao hoán do kết quả của các vật liệu chịu tải nặng. Một bánh xe tay sẽ quay một bánh răng sâu sẽ tiến hoặc lùi mặt phẳng giao hoán để đưa máy phát trở lại các thông số vận hành bình thường. Bạn không cần phải lo lắng về điều này vì tôi chắc chắn rằng động cơ của bạn không có khả năng megawatt.

Tôi đoán động cơ của bạn là một loại động cơ nam châm vĩnh cửu. Tên nhãn RPM của nó là những gì bạn cần để quay động cơ tại để có được điện áp bảng tên. Điều này có nghĩa là nếu bạn có một động cơ 12V quay với tốc độ 6000 RPM, bạn cần 6000 RPM để có được 12V. Nếu bạn không có nguồn tốc độ không đổi, bạn không có cách nào để điều chỉnh điện áp. Bạn sẽ cần một bộ điều chỉnh chuyển mạch buck-boost để có được điện áp không đổi từ động cơ của bạn.

Nếu bạn đang sử dụng điều này cho một dự án năng lượng tái tạo như gió hoặc thủy điện, bộ điều khiển sạc thường được thiết kế để xoay điện áp đầu vào rộng thông qua bộ điều chỉnh buck / boost. Các tấm pin mặt trời tương tự như một máy phát DC nam châm vĩnh cửu, không có sự điều chỉnh điện áp bên trong và một lượng khác nhau nếu năng lượng đầu vào. Mặt trời có thể đang chiếu sáng một phút và một phút trễ, bị chặn bởi một đám mây. Vì vậy, bộ điều khiển sạc làm hết sức mình để tạo ra một điện áp ổn định hữu ích từ đầu vào khác nhau của nó. Từ đó, sử dụng pin lưu trữ để thu năng lượng đó để sử dụng sau này và hoạt động như một bộ đệm cho các sự kiện đầu vào thấp.

Và chỉ để tham khảo, một động cơ AC cũng có thể tạo ra năng lượng nếu bạn quay nó nhanh hơn RPM tên nơi của nó, thường ở tốc độ đồng bộ. Nhưng một lần nữa, không có quy định điện áp và tốc độ không đổi là cần thiết. Nhiều rắc rối hơn giá trị của nó. Cũng cần lưu ý: các máy bay phản lực sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ cơ học rất phức tạp để tạo ra tốc độ trục không đổi, đảm bảo tần số AC 60 hoặc 400Hz không đổi khi bướm ga thay đổi.

Những máy phát điện một chiều, hoặc máy phát điện có kích thước đáng kể ngày nay khá hiếm. Việc sử dụng máy phát điện xoay chiều (máy phát điện) với bộ chỉnh lưu ngoài là phổ biến hơn nhiều.

Tôi không có câu trả lời xác thực cho câu hỏi của bạn, nhưng tôi thực sự không thể thấy bất kỳ lý do nào khiến chúng khác biệt theo bất kỳ cách quan trọng nào. Tất cả các vấn đề liên quan đến độ bền cơ học, thiết kế từ trường và các đặc tính điện là khá giống nhau, bất kể dòng điện thực sự chảy theo cách nào.

Chà, trước tiên, các máy phát điện cần một số năng lượng khởi động hoặc nam châm vĩnh cửu, vì chúng không thể chỉ phụ thuộc vào nam châm điện trong stato; bạn không tạo ra bất kỳ điện nào bằng cách di chuyển một dây mà không có bất kỳ dòng điện nào bên cạnh một dây khác mà không có bất kỳ dòng điện nào.

Một động cơ DC nam châm vĩnh cửu sẽ hoạt động như một máy phát điện nếu bạn cung cấp công suất quay cho trục của nó, do đó không có nhiều khác biệt ở đây. Cổ góp có thể được căn chỉnh một chút khác nhau, bỏ qua sự cần thiết phải cắt sớm, khi từ trường sẽ phanh động cơ; sẽ không có vấn đề gì về việc không tạo ra "vùng chết" nơi động cơ sẽ không khởi động, không bị kéo bởi một nam châm hàng xóm. Nếu bất cứ điều gì, thiết bị sẽ đơn giản hơn đáng kể.

Bây giờ nếu bạn muốn gắn nam châm điện cho stato, sẽ có một số khác biệt ... thông thường chúng sẽ được cấp nguồn từ nguồn bên ngoài, sau đó có thể được sạc từ máy phát điện.