Por que os motores sem escova são "curtos"?

Você sempre aprende na escola que nunca deve colocar os terminais em curto da bateria porque os fios superaquecem com a corrente alta.

Se você olhar para um motor sem escova, verá que não passa de bobinas de arame. Então, por que esses motores não "encurtam" os cabos de força? Como isso é diferente dos terminais de curto-circuito de uma bateria? Como a corrente está sendo regulada quando o motor está em operação?

Esses fios formam bobinas, então são longos . Cada pedaço de fio tem alguma resistência, e todos esses pedaços de ponta a ponta resultam em uma resistência significativa o suficiente para não parecer um "curto".

Esses fios em curto em uma fonte de tensão são exatamente de onde vem a corrente de estol do motor. É simplesmente a tensão aplicada às bobinas dividida por sua resistência.

Quando o motor está funcionando, outro efeito está presente. O motor realmente age como um gerador, de modo que girar na direção direta gera uma tensão através das bobinas. Essa tensão se opõe à aplicada pela fonte de energia externa. A corrente através do motor é, portanto, a tensão de alimentação menos esse EMF reverso produzido pelo motor atuando como gerador e esse resultado dividido pela resistência da bobina. Quanto mais rápido o motor gira, menos corrente, porque uma EMF traseira mais alta é subtraída da tensão de acionamento.

Esse efeito EMF traseiro também limita a velocidade máxima do motor. A alguma velocidade, o EMF traseiro gerado internamente cancela a tensão aplicada e não resta mais nada dirigindo o motor. É claro que ele não giraria nessa velocidade, já que nada o está dirigindo, mas funciona a uma velocidade um pouco menor se nada estiver carregando o motor.

Um "curto" é uma conexão de baixa resistência e baixa indutância. Uma bobina do motor é uma resistência moderada, conexão de alta indutância. A indutância reduz a taxa na qual o fluxo de corrente aumenta de 0 (no momento inicial da conexão) e a resistência limita a quantidade máxima de corrente que pode fluir. Portanto, mesmo se você tiver uma bobina do motor diretamente na bateria, contanto que a conexão não seja mantida por muito tempo, não haverá uma oportunidade para que a quantidade de corrente que flui através dela fique fora de controle.

Você menciona uma máquina sem escova. Estes requerem uma forma de excitação CA (inversor, controlador, etc ...). Tome uma máquina DC sem escova monofásica (o mesmo argumento para BLAC monofásico ou polifásico ...)

Se você pegasse uma bateria e as conectasse diretamente às fases desta máquina sem escovas, algumas coisas aconteceriam

1. instantaneamente, o estator das máquinas pareceria um circuito aberto, pois é essencialmente um indutor do mundo real: R + L (para uma indutância de linha de 100uH, você poderia ter 0,1R)

2. A corrente aumentaria conforme V = L di / dt

3. Uma vez que a corrente está fluindo, haverá um fluxo de folga do rotor gerado, que por sua vez imporá um torque ao rotor e ele girará (a menos que já esteja alinhado) e trancará essencialmente o rotor.

4. Dependendo de outras considerações, alguns outros pontos de interesse precisam ser observados. O limite de corrente será baseado na resistência da Série Equivalente da sua fonte, mais a resistência dos enrolamentos. Agora, o estator atua como um bom dissipador de calor, levando isso em consideração.

   4a Se a corrente de curto-circuito no estado estacionário for um valor que a máquina possa tolerar, ela ficará lá, gerando torque em seu eixo

   4b Se, no entanto, não for (mais do que provável para qualquer coisa com uma bateria pequena ...), os enrolamentos do estator aquecerão e o isolamento quebrará, curvas curtas, curvas curtas propagadas e curtas.

Se um inversor + controlador estiver presente, dependendo da complexidade, eles podem levar o estator a um nível de corrente fixo para controlar o torque de estol dentro dos limites do projeto da máquina + inversores.

Simplificando, dependendo da bateria, de sua capacidade de acionamento e da capacidade de corrente de estol da máquina, você não a colocaria diretamente em uma máquina sem escovas exatamente pelas mesmas razões.

Agora, se eles estivessem conectados a uma máquina PMDC (escovas), o rotor começaria a girar e a corrente será limitada devido à comutação e à velocidade do rotor

Eu acho que ele está tentando entender por que as bobinas que estão tocando não são todas curtas. Acredito que a resposta que ele está procurando é que o fio tenha uma fina camada de resina antes de ser enrolado nas laminações do estator. É esse revestimento de resina que mantém a corrente fluindo "alinhada" pelo fio. Quando um motor sem escova é ultrapassado sua classificação atual, ele pode superaquecer e queimar alguma resina. Quando isso acontece, os fios agora estão livres para tocar e trocar elétrons, e o motor está morto. Esse revestimento é claro; portanto, a menos que você olhe de perto ou arranhe-o, não poderá realmente ver que ele está lá.