Gibt ein DC-Spielzeugmotor Wechselstrom ab, wenn Sie ihn drehen?

Ich habe gerade ein Video auf Facebook von jemandem gesehen, der ein Projekt entwickelt hat, um eine LED mit einem 9-Volt-Gleichstrommotor zu betreiben, der aus einem batteriebetriebenen Spielzeug stammt. Sie verdrahteten einfach die LED mit dem Motor und verwendeten dann ein Flaschenzugsystem, um den Motor zu drehen.

Hier ist ein Link zum Video: Erstellen eines Generators aus einem Gleichstrommotor .

Verhält sich ein typischer Gleichstrommotor, wie er in Spielzeug verwendet wird, nicht wie ein Wechselstromgenerator, wenn Sie ihn drehen? Wenn Sie einen Magneten an einer Drahtspule vorbeibewegen, erhalten Sie einen Wechselstromimpuls aus der Spule. Ich wäre überrascht, wenn ein billiger DC-Spielzeugmotor eine Gleichrichterdiode enthalten würde, da er als DC -Motor und nicht als DC-Generator ausgelegt ist.

Meine Erwartung ist also, dass ein typischer Gleichstrommotor wie ein Wechselstromgenerator wirken würde.

Außerdem würde ein 9-Volt-Gleichstrommotor, der mit ziemlich hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wahrscheinlich etwa 9 Volt Wechselstrom mit einer beträchtlichen Stromstärke dahinter abgeben, sodass Sie meiner Meinung nach riskieren würden, die Rückwärtsdurchbruchspannung einer kleinen LED zu überschreiten und sie durchzubrennen .

Ich denke, das Projekt in dem fraglichen Video würde eine Gleichrichterdiode (idealerweise einen Vollwellengleichrichter) und einen Strombegrenzungswiderstand benötigen, oder es würde riskieren, dass die LED durchbrennt.

Bei einem kleinen Motor reicht der Wicklungswiderstand wahrscheinlich aus, um einen zusätzlichen Strombegrenzungswiderstand unnötig zu machen. Wie andere bereits gesagt haben, ist der Kommutator der Gleichrichter.
Es ist in beide Richtungen dasselbe. Sie speisen es mit Gleichstrom und die Welle dreht sich. Tauschen Sie also Ursache und Wirkung aus, und Sie sollten wissen, dass beim Drehen der Welle Gleichstrom erzeugt wird.
Hängt davon ab, was Sie mit "DC" und "AC" meinen. Wenn Sie den Motor in eine Richtung drehen, fließt der Strom nur in eine Richtung, also in diesem Sinne "Gleichstrom". Aber es wird kein konstanter Strom sein: Es wird eine periodische Wellenform sein, die Sie, wenn Sie sie richtig verstehen wollen, mit Analysetechniken für Wechselstromkreise analysieren müssen.
Ja, die Gleichstrommotoren im alten Stil enthielten einen Kommutator und erzeugten beim Drehen etwas, das ungefähr Gleichstrom war. Tatsächlich könnten Sie ein Spielzeug mit einem Gleichstrommotor nehmen, der die Räder antreibt, und der gleichen Batterie, die ein Licht antreibt, und das Spielzeug schneller vorwärts zwingen, als es wollte. Das Licht würde heller scheinen, was darauf hindeutet, dass der Motor mehr "Saft" erzeugt als die Batterie.

Antworten (2)

Ich wäre überrascht, wenn ein billiger DC-Spielzeugmotor eine Gleichrichterdiode enthalten würde, da er als DC-Motor und nicht als DC-Generator ausgelegt ist

Ein billiger Gleichstrommotor des Typs mit Permanentmagnetstator verwendet Bürsten und einen Rotorkommutator, um den Strom kontinuierlich in die Rotorspule umzukehren, sodass der Effekt wie das Einspeisen von Wechselstrom in die Spule ist: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn Sie dies nicht tun, würde sich der Rotor vielleicht bis zu einer halben vollen Umdrehung drehen und stoppen. Dann würde es zu viel Strom verbrauchen und vielleicht durchbrennen.

Wenn der Kommutator als Generator betrieben wird, arbeitet er tatsächlich als Gleichrichter, um einen Gleichstromausgang zu erzeugen: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Vielleicht denken Sie, dass ein billiger Motor Schleifringe verwendet. Dieser Motortyp benötigt Wechselstrom und erzeugt Wechselstrom: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gibt noch eine andere "Art" namens "bürstenloser Gleichstrommotor", der so ziemlich Ihr Wechselstrommotor mit etwas Elektronik ist, um Gleichstrom in einen geeigneten mehrphasigen Wechselstrom umzuwandeln. Natürlich funktioniert diese Elektronik nur in eine Richtung, so dass der gesamte Combo überhaupt nicht als Generator verwendet werden kann. Es sei denn, man zerlegt es in einen normalen Wechselstrommotor.
Stimmt, aber es ist unwahrscheinlich, dass ein "billiger DC-Spielzeugmotor" vom bürstenlosen Typ wäre.
@gbarry Ich denke, dass Kommutatormotoren hauptsächlich wegen ihrer wunderbaren Last-Drehzahl-Drehmoment-Eigenschaften verwendet werden. Ich bin sicher, dass die Elektronik in "bürstenlos" mit geringem Stromverbrauch tatsächlich billiger ist als der Kommutator und seine Montage.
Hey Leute -- tauscht der einfache Kommutator in diesen Dingen einfach alle 180 Grad +/-, oder? Beifall
@JoeBlow effektiv ja.
@Agent_L: "Natürlich funktioniert diese Elektronik nur in eine Richtung" - Bitte ersetzen Sie "natürlich": Bürstenlose Gleichstrommotoren KÖNNEN Generatoren sein, wenn der Wechselrichter so ausgelegt ist, dass er im Strom umkehrbar ist (vgl. "Quadranten" für Stromrichter) .
@JoeBlow Oft verwenden einfache Motoren die billigste Lösung, nämlich 2 Magnete und 2 Spulen. Es ist möglich, mehrere Phasen zu verwenden, damit der Kommutator öfter die Verbindungen wechselt. Ziel ist es, die Polarität jederzeit korrekt zu halten.
@MisterMystère Wenn der Hersteller die zusätzlichen Kosten für die Umkehrung der Elektronik übernehmen würde, würde er als "Motor-Generator" und nicht nur als "Motor" beworben. Die Frage und Antwort beziehen sich auf "Motoren", daher bleibe ich bei meinem "natürlich". Wechselrichter sind nicht von Natur aus reversibel, daher ist dies die vernünftigste Annahme.
Und Datenblätter/Produktbeschreibungen sind immer perfekt, nur mit den fachlich richtigen Begriffen. "4-Quadranten-Motorsteuerungen" existieren, ob dies semantisch korrekt ist oder nicht. Es ist keine große Sache, ich sage nur, dass Aussagen immer alle Annahmen enthalten müssen.
@JoeBlow nicht nur effektiv, genau das tut es.

Ein Gleichstrommotor erzeugt eine Gleichspannung, wenn Sie ihn drehen.

Das heißt, meistens eine Gleichspannung. Aufgrund der Bürsten und der Lücken im Kommutator wird es Sprünge und Sprünge geben.

Der Kommutator ist übrigens das Ding, das den Ausgang DC macht.

Wenn Sie Gleichstrom an den Motor anlegen, bewegt und dreht er den Kommutator. Der Kommutator ändert, welche Spulen wie mit dem DC-Eingang verbunden sind. Dadurch bleibt der Motor in Bewegung.

Wenn Sie den Motor mit einer externen Kraft drehen, wird auch der Kommutator gedreht. Die Verbindungsänderungen, die erforderlich sind, um den Motor mit Gleichstrom laufen zu lassen, sind auch die gleichen Änderungen, die erforderlich sind, um aus dem erwarteten Wechselstrom Gleichstrom zu machen.

Die Spannung, die der Motor abgibt, hat sehr wenig mit der Spannung zu tun, mit der er betrieben werden soll. Ohne Last kann die Spannung sehr hoch sein. Wenn Sie es irgendwie belasten, sinkt die Spannung drastisch.

Kleine Gleichstrommotoren erzeugen nicht wirklich viel Strom, wenn Sie sie drehen.

Eine LED wird mit Wechselstrom betrieben. Eine LED ist schließlich eine Diode (Light Emitting Diode) und wird daher bei Bedarf gleichgerichtet.

Ein Strombegrenzungswiderstand wird wahrscheinlich für die meisten kleinen Spielzeugmotoren, die als Generatoren verwendet werden, nicht benötigt.

Ich habe immer das Problem gefunden, genug Strom aus den Dingern zu bekommen, anstatt zu viel zu haben.

Mein Sohn hat eine kleine Dampfmaschine, und wir haben Generatoren dafür gebaut, von verschiedenen Motoren bis hin zu Power-LEDs. Wir haben es noch nie geschafft, eine LED mit einem von ihnen zu töten.

Wie hoch ist die Sperrspannung, die eine typische Low-Power-LED tolerieren kann?
Es kommt auf die LED an. Ich finde verschiedene Nennwerte von mindestens 5 V bis 6 V mit typischen Werten, die bis zu 15 V betragen können.
Ok, wenn eine LED also für eine Durchlassspannung von 2,2 V ausgelegt ist, kann sie Sperrspannungen tolerieren, die fast doppelt so hoch sind?
Wahrscheinlich. Überprüfen Sie das Datenblatt. Wenn es nicht steht (oder Sie kein Datenblatt haben, weil Sie irgendwo einen Haufen Überschuss gekauft haben), schließen Sie eines rückwärts an und sehen Sie nach.
Ich würde gerne ein Oszilloskopdiagramm der Ausgabe eines Gleichstrommotors sehen, der als Generator angetrieben wird. Ich wette, es ist wirklich stachelig, da die Kommutatoren Verbindungen herstellen und unterbrechen und mit der Induktivität der Spule (n).
Ja, so ist es. Ich habe keine Bilder gemacht, als ich das vor Jahren gemacht habe, und ich kann kein Bild im Internet finden.
Filtert ein Kondensator mit geeigneter Nennleistung den Ausgang anständig?
Beachten Sie, dass der Ausgang zwar spitz sein wird, die Funktionsweise von Kommutatoren jedoch niemals eine Änderung der Polarität zulassen sollte (es sei denn, die Welle ändert die Richtung). Ein Kondensator am Generator und ein Widerstand an der LED würden den Ausgang effektiv glätten. Ich würde auch in Betracht ziehen, eine Diode vor der Kappe in Reihe zu schalten (unter der Annahme eines unipolaren Elektrolyten), nur für den Fall, dass jemand den Motor in die falsche Richtung gedreht hat. Eine Schottky-Diode könnte verwendet werden, um den Spannungsabfall zu minimieren.
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