Quelle est la différence entre les conceptions de moteur à courant continu et les conceptions de générateur à courant continu?

Certains moteurs à courant continu peuvent également être utilisés comme générateurs en appliquant un couple mécanique à l'arbre de sortie pour induire un courant. Cependant, même si un moteur à courant continu peut le faire, j'imagine qu'ils n'ont pas été conçus à cet effet et qu'ils fonctionnent donc moins efficacement lorsqu'ils sont utilisés comme générateur plutôt que comme moteur.

Dans ma compréhension certes naïve, les générateurs CC et les moteurs CC sont essentiellement les mêmes machines, mais avec des entrées et des sorties inversées. Cela m'amène à croire que d'autres considérations de conception sont utilisées pour rendre une direction plus efficace que l'autre.

Dans quelle mesure les générateurs CC et les moteurs CC sont-ils conçus pour rendre une direction d'entrée / sortie plus efficace que l'autre? Que peut-on faire électriquement ou mécaniquement pour améliorer l'efficacité dans les deux sens?

En particulier, je suis intéressé par la conversion d'un moteur à courant continu en générateur et je veux savoir comment améliorer son efficacité en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique.

Autrefois, les générateurs CC étaient des appareils commutés à balais. Ils avaient un ou plusieurs enroulements de stator et un enroulement d'induit. Les générateurs CC bobinés sur site ainsi que les moteurs étaient généralement connectés selon l'une des trois méthodes suivantes: série, shunt et composé. Sans entrer dans les détails, chacun avait ses propres forces et faiblesses. Mais il suffit de se rappeler ces deux choses: la tension d'un moteur à courant continu dépend de la vitesse de son arbre d'entrée. Le courant est fonction du couple. Plus de tension signifie plus de RPM et plus d'ampères signifie plus de newton-mètres (ou pieds-livres).

Donc, avec tout cela, vous avez besoin d'une source à vitesse constante pour obtenir une tension constante. Et vous devez vous assurer d'avoir un couple suffisant pour satisfaire la demande actuelle de votre charge, sinon la tension chute. Les vieilles automobiles avaient commuté des générateurs. Ils ne pouvaient pas réguler la tension, ils ont donc utilisé une plage d'environ 10 à 14 volts et utilisé un relais qui s'est simplement fermé lorsque la vitesse du moteur était dans la plage de tension. Si la tension est devenue trop basse ou trop élevée, le relais s'est ouvert. Primitif selon les normes d'aujourd'hui. L'alternateur dans l'automobile d'aujourd'hui utilise un circuit de régulation de tension qui fait varier le courant d'induit qui modifie l'intensité du champ en fonction de la tension de sortie des stators. Une vitesse plus faible signifie plus de courant vers l'armature et moins de courant à des vitesses plus élevées.

Dans quelle mesure les générateurs CC étaient-ils différents des moteurs? Pas très différent du tout. Au contraire, ils différaient principalement par leur conception mécanique car ils devaient être couplés à un moteur principal (vapeur, ICE, électrique, etc.). Cependant, dans des dynamos beaucoup plus grandes, ils avaient des brosses de commutateur réglables pour compenser le décalage dans le plan de commutation à la suite de charges lourdes. Un volant tournerait un engrenage à vis sans fin qui ferait avancer ou retarder le plan de commutation pour ramener le générateur dans ses paramètres de fonctionnement normal. Vous n'avez pas à vous en préoccuper car je suis sûr que votre moteur n'est pas capable de mégawatts.

Je suppose que votre moteur est un moteur de type à aimant permanent. Son RPM de la plaque signalétique est ce que vous devez faire tourner le moteur pour obtenir la tension de la plaque signalétique. Cela signifie que si vous avez un moteur 12V qui tourne à 6000 tr / min, vous avez besoin de 6000 tr / min pour obtenir 12V. Si vous n'avez pas de source à vitesse constante, vous n'avez aucun moyen de réguler la tension. Vous auriez besoin d'un régulateur de commutation buck-boost pour obtenir une tension constante de votre moteur.

Si vous l'utilisez pour un projet d'énergie renouvelable comme le vent ou l'hydroélectricité, un contrôleur de charge est généralement conçu pour une large oscillation de la tension d'entrée via un régulateur buck / boost. Les panneaux solaires sont une analogie étroite avec un générateur DC à aimant permanent, sans régulation de tension interne et une quantité variable d'énergie d'entrée. Le soleil pourrait briller d'une minute et d'une minute de retard, être bloqué par un nuage. Le contrôleur de charge fait donc de son mieux pour créer une tension stable utile à partir de son entrée variable. À partir de là, utilisez des accumulateurs pour capturer cette énergie pour une utilisation ultérieure et pour agir comme tampon pour les événements à faible entrée.

Et juste pour référence, un moteur à courant alternatif peut également générer de l'énergie si vous le faites tourner plus vite que son régime nominal, généralement à vitesse synchrone. Mais encore une fois, aucune régulation de tension et une vitesse constante ne sont nécessaires. Plus d'ennuis que sa valeur. À noter également: les avions à réaction utilisent un régulateur de vitesse mécanique très élaboré pour produire des vitesses d'arbre constantes qui assurent une fréquence CA constante de 60 ou 400 Hz lorsque l'accélérateur est varié.

Générateurs DC, ou dynamos de toute taille significative sont plutôt rares de nos jours. Il est beaucoup plus courant d'utiliser un générateur AC (alternateur) avec un redresseur externe.

Je n'ai pas de réponse faisant autorité à votre question, mais je ne vois vraiment aucune raison pour laquelle ils seraient différents de manière significative. Tous les problèmes liés à la résistance mécanique, à la conception du champ magnétique et aux caractéristiques électriques sont à peu près les mêmes, quelle que soit la façon dont la puissance circule réellement.

Eh bien, tout d'abord, les dynamos ont besoin d'une puissance de démarrage ou d'aimants permanents, car ils ne peuvent pas dépendre uniquement des électroaimants dans le stator; vous ne générez pas d'électricité en déplaçant un fil sans courant à côté d'un autre fil sans courant.

Un moteur à courant continu à aimant permanent agira comme une dynamo si vous fournissez une puissance de rotation à son axe, il n'y a donc pas beaucoup de différence ici. Le commutateur peut être aligné un peu différemment, ignorant la nécessité de couper tôt, lorsque le champ magnétique freinerait le moteur; il n'y aurait aucune inquiétude à ne pas créer une «zone morte» où le moteur ne démarrerait pas, pas tiré par un aimant voisin. Si quoi que ce soit, l'appareil serait considérablement plus simple.

Maintenant, si vous souhaitez enclencher des électroaimants pour le stator, il y aura quelques différences ... généralement, ils seraient alimentés par une source externe, qui pourrait ensuite être chargée à partir de la dynamo.