발전기로서의 DC 모터

브러시 및 브러시리스 DC 모터는 모두 발전기로 작동 가능합니다. 그러나 드라이브 설계 시 고려해야 할 몇 가지 주요 사항이 있습니다.

저는 가끔 맥슨 DC 모터가 발전기로 사용하는 데 적합한지에 대한 질문을 받습니다. 당사의 모터는 매우 효율적이므로 발전기로 작동하는 경우에도 마찬가지입니다. 속도와 전압, 그리고 전류와 토크 사이의 기본적인 계산은 매우 간단합니다. 성공적인 선택을 위한 몇 가지 규칙은 다음과 같습니다.

DC 또는 AC 전압?

규칙 #1: DC 전압 생성을 위해서는 브러시 DC 모터를 선택하거나 전압 정류기가 있는 브러시리스 EC(BLDC) 모터를 사용합니다. AC 전압 생성을 위해서는 브러시리스 EC 모터를 선택하고 2상만 연결합니다. 홀 센서는 브러시리스 모터에 필요하지 않습니다.

속도 상수 kn

많은 발전기는 1000rpm 이하의 속도로 작동됩니다. 소형 모터는 매우 낮은 속도입니다. 1000rpm에서 10V 이상을 생성하려면 100rpm/V 이하의 일정한 속도만 필요합니다. 이러한 권선은 맥슨의 포트폴리오에서 찾기 어렵습니다. 이 요구 사항을 충족하는 더 큰 모터에는 몇 가지 고저항 권선만 있습니다. 더 작은 모터에는 더 높은 속도 상수가 있습니다.

표 1은 낮은 속도 상수(또는 높은 발전기 상수 = 속도당 생성 전압)가 있는 모터의 선택을 보여줍니다. 일반적으로 100rpm/V 미만의 속도 상수를 초래하는 가장 높은 저항만 있는 모터 권선입니다.

규칙 #2: 부하와 관계없이 권선에는 kn < n/u 이하의 속도 상수가 있어야 합니다. 대안으로서 모터 속도는 기어헤드를 사용하여 높일 수 있습니다(아래 참조).

저항

규칙 #2는 발전기 상수가 높은 모터를 요구합니다. 불행히도 이러한 권선은 저항도 가장 높습니다. 높은 저항은 부하가 있을 때 출력 전압을 감소시키고, 출력 전압은 부하 전류에 매우 민감해집니다.

규칙 #3: 특정 부하 범위에서 안정적인 출력 전압을 위해서는 발전기 상수가 높은 모터에서도 저항이 낮은 큰 모터를 선택합니다.

EC-i 40 하이 토크 모터는 이 점에서 매우 흥미롭습니다.

전력 제한

전력 고려 사항만으로 모터 발전기를 선택하지 마십시오. 토크 요구 사항을 충족하기 위해서는 특히 발전기 속도가 일반 모터 속도에 비해 다소 낮은 경우 생성된 전력보다 정격 전력이 훨씬 높은 모터가 필요할 수 있습니다.

토크 및 속도 제한

발전기 토크의 양은 모터 발전기의 크기와 유형을 정의합니다. 발전기 토크보다 연속 토크가 더 높은 모터 유형을 선택합니다. 토크 또는 전류 부하를 계산하는 경우에는 작동 유형을 고려합니다. 발전기가 계속해서 장기간 작동합니까, 또는 간헐적인 작동 주기로 작동합니까, 아니면 짧은 주기로만 작동합니까? 따라서, 연속 토크 또는 전류가 충분한 모터의 크기를 선택해야 합니다. 또한 모터 유형의 최대 속도를 준수합니다. 그러나 일반적으로 낮은 속도이기 때문에 거의 문제가 되지 않습니다.

전류 및 전압 제한

주어진 모터 유형에 가장 적합한 권선은 전류 및 생성된 전압 요구 사항을 따릅니다. 부하가 있어도 필요한 전압 U를 생성할 수 있는 권선을 선택합니다. 고정된 발전기 속도 n을 가정하면 U보다 큰 권선 Ut에 생성된 전압이 필요합니다.

부하와 관계없이 규칙 #2에 따라 속도 상수 즉, 저항이 충분히 높은 권선을 선택합니다. 저항이 증가함으로써 전류 용량이 감소하므로 연속 전류가 여전히 충분히 큰지 확인합니다.

U_t = n/k_n – R_mot · I_L > U

차트는 서로 다른 권선의 양가 효과를 매우 잘 보여줍니다.

• 권선 저항이 높으면 생성된(무부하) 전압이 높아집니다.#
• 그러나 권선 저항이 높으면 생성된 전압이 부하의 전류 변화에 더 민감해집니다.

이 모순되는 효과는 동일한 발전기 상수에 더 낮은 저항을 나타내는 더 큰 모터를 선택하여 어느 정도 제거할 수 있습니다(규칙 #3에 따라).

500rpm에서 귀금속 브러시가 있는 RE 40의 다른 권선의 전압-전류 라인. 각 권선의 서로 다른 기울기를 준수합니다.

기어-모터 조합

규칙 #4: 기어헤드를 사용하여 매우 낮은 속도를 높입니다. 그러나 맥슨의 기어헤드는 출력에서 구동되는 것이 별로 좋지 않습니다. 역구동이 가능한 기어헤드 즉, 2단까지의 플래너터리 기어 또는 스퍼 기어를 사용하십시오. (또는 특별 설계된 기어헤드).

기어-모터 조합의 사용 이유는 발전기의 구동 메커니즘이 매우 느리기 때문입니다. 예를 들어, 풍력이나 수력 터빈 또는 손으로 구동됩니다. 몇 가지 준수 및 권장 사항:

• 기어헤드는 이러한 경우 역으로 구동해야 합니다. 그러나 맥슨의 기어헤드는 실제로 역구동용으로 설계되지 않았으며 효율성은 낮습니다.
• 고감속 기어헤드(3단 이상)는 역구동하지 않습니다. 즉, 최대 허용 토크로 출력에서 구동되는 경우 회전하지 않습니다. 1단 또는 2단 플래너터리 기어를 사용할 수 있습니다. 이 기어는 출력에서 작동할 수 있습니다.
• 플래너터리 기어 대신 스퍼 기어를 사용합니다. 스퍼 기어는 더 쉽게 역구동될 수 있으며 역구동의 효율은 일반적으로 더 높습니다.

특수한 경우: DC 타코로서의 DC 모터

규칙 #5: DC 타코의 경우, 낮은 전류에 더 적합한 귀금속 브러시가 있는 DC 모터를 사용합니다. 필요한 타코 전압과 애플리케이션의 속도 범위에 따라 권선을 선택합니다. 권선 저항은 걱정하지 마십시오. 전류를 낮게 유지하기 위해 몇 가지 kΩ의 부하 저항이 있는지 확인합니다.