¿Cómo no se detiene un generador?

0

Tengo problemas para conciliar mi comprensión de los motores y los generadores.

Examinemos un motor de CC simple en reposo.

La aplicación de un voltaje ( \ $ V_ {aplicado} \ $ ) a los terminales genera una gran corriente y un gran par de torsión correspondiente que acelera rápidamente el eje del motor y cualquier carga mecanica Digamos que el rotor gira en sentido antihorario (CCW). A medida que el rotor se acelera, un EMF inverso cada vez mayor ( \ $ E \ $ ) restringe la corriente en los devanados hasta que el motor alcanza el equilibrio mecánico con la carga (no más exceso de torque para acelerar la carga) o hasta que \ $ E = V_ {apply} \ $ (la velocidad máxima sin carga del motor).

¿Qué sucede si eliminamos repentinamente el voltaje aplicado y giramos externamente el motor a una velocidad constante en la misma dirección (CCW)? Ahora, el EMF inverso se convierte en la fuente de voltaje y la corriente fluye en la dirección opuesta (suponiendo que hemos acortado el circuito, \ $ I = E / R_ {devanados} \ $ ).

¿Esta corriente genera un par de torsión que resiste la rotación externa del motor? Si es así, este par y la fuente de alimentación externa (como el molino de viento) alcanzan algún estado de equilibrio como en el caso del motor?

Pregunta secundaria : en una central eléctrica donde el vapor hace girar un generador para producir un EMF muy grande, ¿la "red" sirve como una resistencia adicional en el circuito del generador que limita la corriente?

He leído que los fabricantes de motores a menudo caracterizan sus motores usando otros motores. Para probar el rendimiento de par / velocidad de un motor, lo cargarán mecánicamente con otro motor y alimentarán la energía generada desde el segundo motor de vuelta al motor impulsor. ¿Es el par de torsión del segundo motor (según la hipótesis anterior) lo que proporciona una carga mecánica en el primer motor? De lo contrario, el primer motor solo haría girar una masa ficticia.

    
pregunta techSultan

2 respuestas

5
  

¿Cómo no se detiene un generador?

Lo hace, bajo una suposición posterior que hiciste:

  

¿Qué sucede si eliminamos repentinamente la tensión aplicada y giramos externamente el motor a una velocidad constante en la misma dirección (CCW) ... suponiendo que hemos hecho un cortocircuito en el circuito, \ $ I = E / R_ {devanados} \ $ ...

Cortocircuitar los terminales de un generador / motor da como resultado un par máximo opuesto. La energía mecánica se convierte en calor en los bobinados del motor. (Esta puede ser una forma de frenar una máquina accionada por un motor eléctrico. Sin embargo, consulte a continuación).

Si, en cambio, deja el circuito abierto , entonces no hay corriente, por lo tanto, aproximadamente no hay par, y el EMF inverso mantiene un voltaje entre los terminales abiertos. (Esta es una situación normal y no destructiva, al igual que un tomacorriente sin nada conectado). Un modelo ideal sin pérdidas seguiría girando a la misma velocidad sin ninguna entrada de energía mecánica o eléctrica.

En la práctica, si está utilizando un generador para realizar algún trabajo, entonces hay algo de carga que no es un circuito abierto ni un cortocircuito, por lo que el comportamiento será intermedio entre estos dos casos.

Frenado dinámico (que incluye el frenado regenerativo) es la práctica de usar un motor eléctrico para detener un vehículo o máquina. La forma más sencilla de hacerlo es conectar una resistencia adecuada entre los terminales; luego, a diferencia del caso de cortocircuito, la mayor parte de la energía se disipa en la resistencia, y el frenado no es tan fuerte como en un cortocircuito. El frenado regenerativo usa una batería recargable en su lugar (con convertidores de potencia intermedios que administran la tensión / corriente); Al igual que el motor puede ser un generador, la batería puede absorber en lugar de suministrar energía, siempre y cuando los sistemas intermedios estén diseñados para permitir esto.

    
respondido por el Kevin Reid
4

Piense en una máquina de CC con cepillado de imán permanente ideal (ya sea un motor o un generador, son equivalentes) como una especie de transformador electromecánico, que convierte entre el dominio mecánico y el dominio eléctrico. (El DC sin escobillas y el campo de la herida son fundamentalmente los mismos, pero tienen detalles adicionales que hacen que el razonamiento sobre ellos sea más difícil, al igual que las máquinas de AC que son aún más difíciles)

Las pérdidas de negligencia, el par y la corriente son proporcionales, y el voltaje y la velocidad también son proporcionales.

La potencia, medida en vatios, es el producto del voltaje y la corriente, y también es el producto de la velocidad angular (radianes / segundo) y el par (metros de Newton). La energía se conserva cuando se convierte entre un lado y el otro lado de la máquina eléctrica.

Una vez que tienes esos principios incrustados en tu cerebro, es posible razonar "qué sucede si" esto o aquello se hace con un motor.

Si gira el motor, generará un voltaje proporcional en los terminales. Si no hay flujo de corriente, entonces no se siente un par de torsión en el eje. Si se conecta una carga, fluye una corriente, por lo que debe impulsarse un par. El motor disminuirá la velocidad si el motor no es lo suficientemente potente como para suministrar ese par a esa velocidad.

    
respondido por el Neil_UK

Lea otras preguntas en las etiquetas