Wie modifiziere ich einen Gleichstromgenerator, um die gleiche Leistung bei einer niedrigeren Geschwindigkeit zu erhalten?

Erhöht die Anzahl der Umdrehungen um$\frac{2000}{700}$Mache den Trick?

Fast. Das sollte die Gegen-EMK um einen Faktor von K = 20/7 ändern, um die Geschwindigkeitsänderung zu kompensieren. Das Problem ist, dass selbst wenn Sie es schaffen, den Motor effektiv zurückzuspulen, der Widerstand und die Induktivität der elektrischen Maschine um den Faktor K ² = 8,16 zunehmen - die I2R-Verluste im Generator steigen um den Faktor 8 bei gleichem Laststrom . Und das ist , wenn Sie es schaffen, den Motor effektiv zurückzuspulen. Wenn Sie am Rotor keinen guten Füllfaktor erreichen können, wird der Widerstand noch höher sein. Dafür brauchen Sie die richtige Ausrüstung; Von Hand würde ich es nicht versuchen.

Als Faustregel gilt, dass die I2R-Verluste in Permanentmagnetmotoren (egal ob Synchron- oder Bürsten-DC) bei einer gegebenen mechanischen Leistung am niedrigsten sind, wenn die Motoren mit höheren Drehzahlen laufen. Wenn sie bei niedrigeren Drehzahlen betrieben werden, steigen die Drehmomentanforderungen, und der I2R-Verlust steigt um diesen Faktor im Quadrat.

Wenn Sie also den I2R-Verlust kompensieren können, indem Sie das Wicklungsverhältnis noch höher machen, z. B. 21/7 oder 22/7 (was noch mehr I2R-Verlust verursacht), und Sie den Generator nicht überhitzen, erreichen Sie Ihre Ausgangsleistung Ziel.

Aus diesem Grund werden Zahnräder und Riemen häufig mit Elektromotoren bei niedrigen Drehzahlen verwendet, anstatt einen Direktantrieb zu verwenden.

Der alternative Ansatz besteht darin, eine elektrische Maschine mit mehr Polen herzustellen: höhere Polzahl = höhere elektrische Frequenz, wodurch der Arbeitspunkt der elektrischen Maschine näher an den Bereich mit dem höchsten Wirkungsgrad herangebracht wird. Aber das ist mehr als nur das Zurückspulen des Motors.

Es ist möglich, die gleiche Leistung bei niedrigerer Drehzahl zu erhalten, ohne Änderungen am Stromgenerator selbst vorzunehmen.

Meistens verbinden wir die Ausgangsdrähte eines elektrischen Generators mit dem Eingang eines Spannungsreglers und den Ausgang des Spannungsreglers mit unserer Last.

Wenn Sie Glück haben, wird ein Wechsel von 2000 U/min auf 700 U/min von der Last nicht einmal bemerkt. Die Ausgangsspannung des Generators wird natürlich um weniger als die Hälfte der früheren Ausgangsspannung des Generators abfallen. Aber der Spannungsregler kompensiert das (wenn Sie Glück haben) und treibt die gleiche konstante Ausgangsspannung an die Last, die er immer hat. (Da die Ausgangsspannung des Generators niedriger sein wird, zieht ein effizienter Spannungsregler mehr Strom aus dem Generator, um die Last mit der gleichen Leistung zu versorgen, die er immer hat).

Leider gibt es viele Möglichkeiten, kein Glück zu haben:

• Einige schlecht konzipierte Spannungsregler können diese niedrigere Eingangsspannung bei diesen Leistungspegeln nicht verarbeiten, und die internen Leistungstransistoren werden überhitzen und dauerhaft zerstört.
• Einige gut konstruierte Regler sind nicht für diesen speziellen Spannungsbereich ausgelegt und werden einfach abgeschaltet, um dauerhafte Schäden zu vermeiden.
• Der innere Wicklungswiderstand einiger Generatoren ist so hoch, dass es bei dieser niedrigeren Drehzahl einfach nicht möglich ist, die gewünschte Leistung herauszuziehen.
• Der interne Wicklungswiderstand einiger Generatoren ist so hoch, dass das System manchmal bei dieser niedrigeren Geschwindigkeit zu arbeiten scheint, aber manchmal bei dieser niedrigeren Geschwindigkeit in einem unerwünschten strombegrenzten Latchup stecken bleibt .
• Einige Antriebsmaschinen sind möglicherweise nicht in der Lage, die Generatorwelle mit dem erhöhten Drehmoment zu drehen, das der Generator bei dieser niedrigeren Drehzahl benötigt. Das würde das System noch langsamer drehen lassen, was möglicherweise zu einem unerwünschten drehmomentbegrenzten Latchup bei sehr niedriger Drehzahl führen würde, das dem zuvor erwähnten unerwünschten strombegrenzten Latchup sehr ähnlich ist, oder vielleicht einfach stoppen würde.
• Da Generatoren bei niedrigeren Geschwindigkeiten weniger effizient sind, werden sie heißer, wenn sie die gleiche Ausgangsleistung bei niedrigerer Geschwindigkeit erzeugen. Einige Generatoren sind für diese Bedingungen nicht ausgelegt – zu hoher Strom, der zu Überhitzung führt – und werden schließlich dauerhaft beschädigt. (Die geringere Eigenlüfterkühlung bei niedrigeren Drehzahlen macht dies noch schlimmer).
• Da Generatoren bei niedrigeren Drehzahlen etwas weniger effizient sind, muss Ihre Antriebsmaschine etwas mehr Leistung liefern, um das System am Laufen zu halten. Einige Antriebsmaschinen können diese etwas höhere Leistung nicht liefern.

Es sollte möglich sein, die Werte für die Antriebsmaschine, den Generator, den Regler und die Last herauszufinden – vielleicht durch Lesen von Datenblättern . Dann können Sie im Voraus berechnen, ob Sie Glück haben, und wenn nicht, was genau ersetzt oder modifiziert werden muss, damit das System funktioniert.