Pourquoi est-il plus difficile de faire tourner un moteur / générateur avec des bornes court-circuitées?

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L'arbre d'un moteur non connecté est facile à tourner par rapport à un moteur avec des bornes court-circuitées. Si une charge résistive est connectée aux bornes, la difficulté de rotation se situe quelque part entre les deux.

Pourquoi est-ce? (J'utilise un moteur BLDC.)

abc
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Normalement, les sources d'énergie électrique sont à tension constante, donc une charge avec une résistance plus petite est considérée comme une charge plus grande. Pourriez-vous modifier votre titre, s'il vous plaît?
TimWescott
D'après mon expérience, les bornes court-circuitées sont plus difficiles avec un moteur à aimant permanent à balais CC ou BLDC. Soyez précis sur le type de moteur que vous utilisez.
Neil_UK
@Neil_UK Je suis d'accord avec vous. Je pense que c'est ce que j'ai déclaré dans la description.
abc

Réponses:

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Je dois commencer par une terminologie - désolé si c'est ésotérique, mais cela alignera les choses sur la façon dont les gens parlent de ce sujet.

Lorsque vous allumez une machine CC à aimant permanent *, l'armature génère une tension en interne. C'est ce qu'on appelle le "EMF" ** de l'armature, ou le "EMF arrière" si la machine fonctionne comme un moteur. Ce champ électromagnétique est toujours généré lorsque la machine tourne.

Lorsque vous faites passer du courant dans une machine à courant continu, il génère un couple. Ce couple est toujours généré lorsque la machine tourne, qu'il s'agisse d'un moteur ou d'un générateur.

Lorsque vous mettez une résistance sur les bornes d'une machine et que vous tournez son arbre, cela génère cette EMF. Avec la résistance connectée, cet EMF fait circuler un courant proportionnel à l'EMF divisé par la résistance externe plus la résistance d'induit de la machine. Ce courant, à son tour, génère un couple qui résiste au mouvement (en raison de la conservation de l'énergie, il doit être dans une direction pour résister au mouvement).

Le court-circuitage de la machine lui confère la plus petite résistance possible - vous ne pouvez pas descendre en dessous de 0 sans recourir à des circuits actifs. Dans ce cas, le couple arrière est purement un produit de la FEM et de la résistance d'induit. Augmenter la résistance en y mettant une résistance signifie moins de courant pour la même vitesse de la machine, ce qui signifie moins de couple de retour. À l'extrême, vous n'avez aucune résistance, ce qui signifie une résistance électrique infinie - cela signifie que le couple arrière proviendra d'effets mécaniques tels que le frottement (et le vent, si vous le tournez à cette vitesse), et éventuellement mécanique et effets électromécaniques car les aimants de champ agissent contre le fer dans l'armature.

* Je l'appelle une "machine" au lieu d'un "moteur" car il peut s'agir d'un moteur ou d'un générateur, selon la façon dont vous l'utilisez. Mais vous n'avez rien à changer en interne pour changer la façon dont il est utilisé - d'où «machine».

** EMF signifie «force électromotrice», qui est juste et ancien terme pour «tension». Il semble idiot d'avoir deux termes, mais parfois c'est utile.

TimWescott
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J'apprécie l'explication fondamentale. Je trouve beaucoup d'informations sur les "quoi" du fonctionnement du moteur à courant continu, mais les "pourquoi" sont plus difficiles à trouver.
abc
Vous mentionnez des circuits actifs - y a-t-il des exemples de commandes de moteur qui introduisent activement du courant en réponse à une EMF arrière pour fournir un meilleur freinage que le court-circuitage des bornes?
Rétablir Monica - ζ--
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@AndreyAkhmetov oui. En fait, il est possible de construire un amplificateur dont l'impédance de sortie est négative et de même amplitude que la résistance d'induit d'un moteur. Ensuite, aux fins de la dynamique du moteur, le système se rapproche de l'action d'un moteur à enroulement à résistance nulle. La régulation de la vitesse est beaucoup (mais pas parfaitement) améliorée, y compris la régulation jusqu'à la vitesse = 0. Je ne sais pas si elle a été utilisée pour le freinage moteur, mais elle a été utilisée pendant un certain temps dans les années 1970 pour réguler la vitesse du moteur de la cassette. lecteurs dans des équipements audio grand public haut de gamme.
TimWescott
@TimWescott Neat, merci!
Rétablir Monica - ζ--
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@AndreyAkhmetov Si vous voulez un bon niveau de contrôle, vous pouvez faire ce que Tim a dit, mais pour une méthode rapide et sale, vous pouvez simplement conduire le moteur dans la direction opposée. (en restant mécaniquement synchronisé, bien sûr) Cela se termine également par un freinage régénératif, alors assurez-vous que vos circuits en amont peuvent gérer cela.
AaronD
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"appliquer une charge résistive" à un moteur en marche est essentiellement le fonctionnement d'un frein électrique . En première approximation, le couple produit par le moteur est proportionnel au courant, ce qui fait tourner le moteur est plus difficile à mesure que la résistance de la charge diminue. Lorsque vous court-circuitez les bornes, il n'y a que la résistance interne du moteur qui limite le courant.

Dmitry Grigoryev
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En lisant la réponse acceptée, mon cerveau a proposé la simplification suivante, qui je pense est peu précise (?):

Les moteurs sont à la fois des dynamos et des électro-aimants.

Faire tourner un moteur invoque ses propriétés en tant que dynamo.

Parce que les bornes du moteur sont court-circuitées ensemble, la tension générée est appliquée aux enroulements de la bobine du moteur, invoquant les propriétés du moteur en tant qu'électroaimant sur son propre essieu.

i336_
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Chaque moteur est également un générateur. Mettez un frein mécanique dessus, et il consomme de l'électricité. Appliquer un couple (traînée nagative), et il fournit de l'énergie électrique. La première loi de la thermodynamique est en contrôle.
richard1941