Tensão regulada pelo resistor no circuito do gerador

Por isso, estou trabalhando em um circuito que permita que um motor gere energia para carregar uma bateria. Eu tenho isso, o que eu presumi ser um motor de indução CA, que recuperei de uma antiga decoração de Natal.

Depois de remover o motor da carcaça, aprendi que é um motor síncrono.

Este com as classificações de 120VAC 3.8W 4.2 / 5 RMP

Ele pode produzir mais de 200 Volts CA em curto-circuito (ou CC usando uma ponte retificadora) a ~ 6,7mA. Eu só conseguia ler a amperagem de um curto-circuito através do retificador. Pode ser que meu multímetro de US $ 7 não esteja indo bem com a CA ou minha ignorância na leitura da amperagem da CA.

Estranhamente (pelo menos para mim), não importa como eu trabalhei: a amperagem permaneceria em um limite consistente de ~ 6,7mA. Nos meus ajustes, descobri que há, pelo menos quase, uma linha reta que mostra que a resistência dada ao circuito gera uma tensão máxima que posso obter do próprio motor.

O diagrama publicado é um circuito de teste para reunir pontos de dados sobre isso.

Gostaria de saber se há alguém com uma idéia do que está causando esse fenômeno?

Aqui está uma tabela e gráfico das tensões em todo o circuito (de qualquer extremidade da ponte retificadora), dados os diferentes valores de R1.

Definitivamente, algumas boas respostas. Não tenho certeza qual é a melhor resposta. Aprecio todas as informações e selecionarei a melhor resposta assim que voltar do trabalho e tiver tempo para fazer mais alguns testes e desmontar o motor para ver o que realmente está acontecendo lá dentro.

Para esclarecer: o jogo final é maximizar a tensão de entrada para que eu possa reduzir a tensão mais tarde no circuito e aumentar a amperagem para carregar uma bateria de maneira eficiente. Também para entender por que parece haver essa constante 6.5mA vindo deste motor.

Posso apenas voltar à minha pesquisa e escolher a melhor resposta por enquanto. Se eu encontrar algo interessante no caminho, vou me certificar de postar novamente.

Ótimo trabalho no experimento!

O motor que você está usando como gerador possui uma alta impedância interna, em grande parte devido aos enrolamentos e à estrutura magnética interna. Você pode pensar nisso como um resistor dentro do motor que está em série com sua saída. Claro que este não é um resistor real, apenas uma maneira de modelá-lo.

Você não mencionou, mas quando estiver experimentando, considere que a carga colocada no seu motor atuando como gerador pode fazer com que o motor acelere ou diminua. Obviamente, isso afetará os resultados da sua experiência.

Em eletrônica, sabemos que a potência máxima será transferida para uma carga quando a impedância da carga corresponder à impedância da fonte. Você pode achar interessante adicionar uma coluna ao seu gráfico que mostre a potência na carga (= V ² / R) para ver se consegue encontrar o ponto de transferência máxima de potência. Você precisará estender seu experimento com valores mais altos de resistência, provavelmente.

Depois de determinar a potência máxima que você pode obter do seu gerador, você poderá ver se é adequado para alimentar seu dispositivo de destino. Se ele tiver energia suficiente, é mais provável que a solução exija um regulador fanfarrão para diminuir eficientemente a tensão mais alta.

Mantenha o bom trabalho.

No intervalo que você mediu, o gerador está atuando amplamente como uma fonte de corrente.

Para a primeira aproximação, o gerador pode ser modelado como uma fonte de tensão em série com resistência. A tensão é diretamente proporcional à velocidade de rotação e a resistência é razoavelmente fixa.

Você diz que está recebendo tensão de circuito aberto de 200 V e corrente de curto-circuito de cerca de 6,6 mA. Supondo que o gerador ainda esteja girando na mesma velocidade em curto-circuito e quando aberto, a resistência interna do gerador é (200 V) / (6,6 mA) = 30 kΩ. Este valor será inclinado se o gerador realmente diminuir a velocidade quando a saída foi reduzida. Aqui está o modelo simplificado de seus diodos geradores e retificadores:

Se o exposto acima estiver correto, você obterá uma corrente praticamente constante para cargas significativamente inferiores a 30 kΩ. A 30 kΩ, você deve obter metade da corrente de curto-circuito e metade da tensão do circuito aberto. Esse é o ponto em que o gerador produz energia máxima. Com uma carga significativamente acima de 30 kΩ, o gerador parecerá em grande parte uma fonte de tensão de 200 V.

Um motor de indução não geraria muita tensão em um circuito retificador. O rotor pode ter uma pequena quantidade de magnetismo residual para permitir gerar um pouco de tensão atuando como um gerador síncrono de ímã permanente.

Se o motor estiver gerando mais de 50 volts, pode ser um motor síncrono de ímã permanente, como um relógio ou um temporizador. Também poderia ser um motor DC de ímã permanente com um comutador, mas isso seria incomum para um motor pequeno nesse nível de tensão.

Ao usar um motor recuperado, é muito útil encontrar todas as informações marcadas no motor e no produto do qual ele foi removido. Se o produto contiver outros componentes elétricos, que estão conectados ao motor, é importante ter esses componentes e poder reconectá-los depois que eles e o motor forem removidos. Também é útil saber sobre qualquer outro uso de energia elétrica no produto.

Antes de tentar usar um motor como gerador, o motor deve ser testado como um motor. É melhor testá-lo como foi originalmente usado. Determine a tensão, corrente, potência e velocidade com a carga original e sem carga. Meça a resistência DC.

Imagens e dimensões detalhadas podem ser úteis.

Aprendemos na classe de motores da UCLA que todo motor também é um gerador. Motores síncronos irão gerar e reverter o consumo de energia de acordo com a relação de fase entre a tensão aplicada e a posição do motor quando estiver sob carga. Quando a carga é negativa (alguém está girando a manivela e tentando acelerar o motor), o consumo de energia se torna negativo. É assim que um motor síncrono se torna um gerador. Você regula a saída regulando a potência mecânica aplicada ao eixo.

A coisa toda é um exercício semelhante à contabilidade financeira: contabilize toda a energia.

Eu não acho que Tesla tinha DC em mente quando ele inventou motores de corrente alternada.