Por que é mais difícil ligar um motor / gerador com terminais em curto?


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O eixo de um motor desconectado é fácil de girar em relação a um motor com terminais em curto. Se uma carga resistiva estiver conectada aos terminais, a dificuldade de manobra está em algum ponto intermediário.

Por que é isso? (Estou usando um motor BLDC.)


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Normalmente, as fontes de energia elétrica são de tensão constante; portanto, uma carga com menor resistência é considerada uma carga maior . Você poderia editar seu título, por favor?
— TimWescott

Não na minha experiência, terminais em curto são mais difíceis com um motor de ímã permanente escovado CC ou BLDC. Seja específico sobre o tipo de motor que você está usando.
— 31519 Neil_UK

@Neil_UK Eu concordo com você. Eu acho que foi o que afirmei na descrição.
— abc

Respostas:


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Eu tenho que começar com alguma terminologia - desculpe se é esotérica, mas isso vai alinhar as coisas com a maneira como as pessoas falam sobre esse assunto.

Quando você gira uma máquina DC de ímã permanente *, a armadura gera uma tensão internamente. Isso é chamado de "EMF" ** da armadura ou "EMF de volta" se a máquina estiver funcionando como um motor. Esse EMF é sempre gerado quando a máquina gira.

Quando você corre a corrente através de uma máquina DC, ela gera um torque. Esse torque é sempre gerado quando a máquina gira, independentemente de ser um motor ou um gerador.

Quando você coloca uma resistência nos terminais de uma máquina e gira seu eixo, ele gera esse CEM. Com a resistência conectada, esse CEM faz com que uma corrente flua proporcional ao CEM dividido pela resistência externa mais a resistência da armadura da máquina. Essa corrente, por sua vez, gera um torque que resiste ao movimento (devido à conservação de energia, deve estar em uma direção para resistir ao movimento).

O curto-circuito da máquina coloca a menor resistência possível - você não pode ficar abaixo de 0 sem recorrer a circuitos ativos. O torque de retorno, neste caso, é puramente um produto do CEM e da resistência da armadura. Aumentar a resistência colocando um resistor lá significa menos corrente para a mesma velocidade da máquina, o que significa menos torque de retorno. No extremo, você não tem nenhum resistor, o que significa resistência elétrica infinita - isso significa que o torque de retorno será causado por efeitos mecânicos, como atrito (e vento, se você estiver girando tão rápido), e possivelmente mecânico e efeitos eletromecânicos quando os ímãs do campo trabalham contra o ferro na armadura.

* Estou chamando de "máquina" em vez de "motor" porque pode ser um motor ou um gerador, dependendo de como você o usa. Mas você não precisa alterar nada internamente para alterar como é usado - portanto, "máquina".

** EMF significa "força eletromotriz", que é o termo mais antigo para "tensão". Parece bobo ter dois termos, mas às vezes é útil.


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Agradeço a explicação fundamental. Encontro muitas informações sobre o "o quê" da operação do motor CC, mas os "porquês" são mais difíceis de encontrar.
— abc

Você mencionou circuitos ativos - existem exemplos de acionamentos de motores que ativamente introduzem corrente em resposta a um EMF traseiro para fornecer uma frenagem melhor do que o curto-circuito que os terminais podem fornecer?
— Reinstate Monica - ζ--

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@AndreyAkhmetov yes. De fato, é possível construir um amplificador cuja impedância de saída seja negativa e igual em magnitude à resistência da armadura de um motor. Então, para fins da dinâmica do motor, o sistema quase age como um motor com enrolamento de resistência zero. A regulação da velocidade é muito (mas não perfeitamente) aprimorada, incluindo a regulação para velocidade = 0. Não tenho certeza se foi usada para frenagem do motor, mas foi usada por um tempo na década de 1970 para regular a velocidade do motor da fita cassete drives em equipamentos de áudio para consumidores sofisticados.
— TimWescott

@TimWescott Neat, obrigado!
— Reinstate Monica - ζ--

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@AndreyAkhmetov Se você quiser um bom nível de controle, poderá fazer o que Tim disse, mas para um método rápido e sujo, você pode simplesmente dirigir o motor na direção oposta. (permanecendo mecanicamente em sincronia, é claro) Isso também acaba com a frenagem regenerativa, portanto, verifique se o circuito a montante pode lidar com isso.
— AaronD 13/05/19

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"aplicar uma carga resistiva" a um motor em funcionamento é essencialmente como um freio elétrico funciona . Como primeira aproximação, o torque produzido pelo motor é proporcional à corrente, o que torna o motor mais difícil à medida que a resistência da carga diminui. Quando você curto os terminais, há apenas a resistência interna do motor que limita a corrente.


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Enquanto eu lia a resposta aceita, meu cérebro surgiu com a seguinte simplificação, que eu acho pouco precisa (?):

Os motores são dínamos e eletroímãs.

Girar um motor invoca suas propriedades como um dínamo.

Como os terminais do motor estão em curto, a tensão gerada é aplicada aos enrolamentos da bobina do motor, invocando as propriedades do motor como um eletroímã em seu próprio eixo.


Todo motor também é um gerador. Coloque um arrasto mecânico nele, e ele consome energia elétrica. Aplique torque (arrasto nagativo) e ele fornece energia elétrica. A primeira lei da termodinâmica está no controle.
— Richard1941 16/05/19
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