¿Por qué es más difícil encender un motor / generador con terminales en corto?

14

El eje de un motor no conectado es fácil de girar en relación con un motor con terminales en corto. Si se conecta una carga resistiva a los terminales, la dificultad de giro está en algún punto intermedio.

¿Por qué es esto? (Estoy usando un motor BLDC).

a B C
fuente
44
Normalmente, las fuentes de energía eléctrica son de voltaje constante, por lo que una carga con una resistencia menor se considera una carga mayor . ¿Podrías editar tu título, por favor?
TimWescott
Según mi experiencia, los terminales en cortocircuito son más difíciles con un imán permanente con escobillas de CC o motor BLDC. Sea específico sobre el tipo de motor que está utilizando.
Neil_UK
@Neil_UK Estoy de acuerdo contigo. Creo que eso es lo que dije en la descripción.
abc

Respuestas:

39

Tengo que comenzar con algo de terminología; perdón si es esotérico, pero esto alineará las cosas con la forma en que la gente habla sobre este tema.

Cuando enciende una máquina de CC de imán permanente *, la armadura genera un voltaje interno. Esto se llama "EMF" ** de la armadura, o "EMF posterior" si la máquina está funcionando como un motor. Este EMF siempre se genera cuando la máquina gira.

Cuando ejecuta corriente a través de una máquina de CC, genera un par. Este par siempre se genera cuando la máquina gira, independientemente de si se trata de un motor o un generador.

Cuando coloca una resistencia en los terminales de una máquina y gira su eje, genera ese EMF. Con la resistencia conectada, este EMF hace que fluya una corriente que es proporcional al EMF dividido por la resistencia externa más la resistencia de la armadura de la máquina. Esta corriente, a su vez, genera un par que resiste el movimiento (debido a la conservación de la energía, debe estar en una dirección para resistir el movimiento).

El cortocircuito de la máquina le otorga la menor resistencia posible: no puede bajar de 0 sin recurrir a los circuitos activos. El par trasero en este caso es puramente un producto del EMF y la resistencia de la armadura. Aumentar la resistencia al poner una resistencia allí significa menos corriente para la misma velocidad de la máquina, lo que significa menos par de retroceso. En el extremo, no tiene resistencia en absoluto, lo que significa resistencia eléctrica infinita; esto significa que el par posterior será por efectos mecánicos como la fricción (y el viento, si lo está girando tan rápido), y posiblemente mecánicos y Efectos electromecánicos como los imanes de campo trabajan contra el hierro en la armadura.

* Lo llamo una "máquina" en lugar de un "motor" porque puede ser un motor o un generador, dependiendo de cómo lo use. Pero no tiene que cambiar nada internamente para cambiar cómo se usa, por lo tanto, "máquina".

** EMF significa "fuerza electromotriz", que es el término justo y antiguo para "voltaje". Parece tonto tener dos términos, pero a veces es útil.

TimWescott
fuente
1
Agradezco la explicación fundamental. Encuentro mucha información sobre los "aspectos" del funcionamiento del motor de CC, pero los "por qué" son más difíciles de encontrar.
abc
Usted menciona los circuitos activos: ¿hay ejemplos de unidades de motor que introducen corriente de manera activa en respuesta a un EMF posterior para proporcionar un mejor frenado que el cortocircuito que pueden proporcionar los terminales?
Restablece a Monica - ζ--
3
@AndreyAkhmetov sí. De hecho, es posible construir un amplificador cuya impedancia de salida sea negativa e igual en magnitud a la resistencia de la armadura de un motor. Luego, a los efectos de la dinámica del motor, el sistema se acerca a actuar como un motor con devanado de resistencia cero. La regulación de velocidad se mejora mucho (pero no perfectamente), incluida la regulación a velocidad = 0. No estoy seguro de si se ha utilizado para el frenado del motor, pero se usó durante un tiempo en la década de 1970 para regular la velocidad del motor de la cinta de cassette. unidades en equipos de audio de consumo de gama alta.
TimWescott
@TimWescott Neat, gracias!
Restablece a Monica - ζ--
1
@AndreyAkhmetov Si desea un buen nivel de control, puede hacer lo que Tim dijo, pero para un método rápido y sucio, puede conducir el motor en la dirección opuesta. (permaneciendo sincronizado mecánicamente, por supuesto) Esto también termina con un frenado regenerativo, así que asegúrese de que su circuito aguas arriba pueda manejar eso.
AaronD
4

"aplicar una carga resistiva" a un motor en funcionamiento es esencialmente cómo funciona un freno eléctrico . Como primera aproximación, el par producido por el motor es proporcional a la corriente, es decir, girar el motor es más difícil a medida que la resistencia de la carga se reduce. Cuando cortocircuita los terminales, solo existe la resistencia interna del motor que limita la corriente.

Dmitry Grigoryev
fuente
3

Mientras leía la respuesta aceptada, a mi cerebro se le ocurrió la siguiente simplificación, que creo que es poco precisa (?):

Los motores son dinamos y electroimanes.

Girar un motor invoca sus propiedades como dinamo.

Debido a que los terminales del motor están en corto entre sí, el voltaje generado se aplica a los devanados de la bobina del motor, invocando las propiedades del motor como un electroimán en su propio eje.

i336_
fuente
Cada motor es también un generador. Si le aplica un arrastre mecánico, consume energía eléctrica. Aplique torque (arrastre negativo) y proporciona energía eléctrica. La primera ley de la termodinámica está en control.
richard1941