Nein, Motoren funktionieren nicht so.

Im Allgemeinen bestimmt die Spannung, die Sie an einen Motor anlegen, die Drehzahl, aber der Strom, den er zieht, hängt von der mechanischen Belastung ab (Drehmoment), das es antreibt.

Wenn Sie 10.000 V an einen 3-V-Motor anlegen, selbst über einen Widerstand, würde dieser versuchen, sich viel zu schnell zu drehen und sich wahrscheinlich selbst zu zerstören.

Obwohl das theoretisch funktioniert, ist es überhaupt nicht praktisch.

Nehmen wir an, Ihre Last beträgt 10 Ohm (was dies einfach macht) und ist für 10 V ausgelegt. Dies würde einen Strom von 1A ergeben. Nehmen wir also an, ich habe 10.000 V zur Verfügung und möchte, dass 1 A durch meine Last fließt. Ich würde einen 10.000 Ohm-Widerstand in Reihe hinzufügen, der ungefähr 1 A ergibt.

Obwohl dies funktioniert, sprechen wir jetzt über Macht.

$$ P = I \ cdot V = I ^ 2R $$

Für den 10-Ohm-Widerstand würden wir \ $ P = 1 ^ 2 \ cdot 10 = 10 \ zerstreuen ; Watt \ $. Wo im 10.000-Ohm-Widerstand würden wir \ $ P = 1 ^ 2 \ cdot 10.000 = 10.000 \; Watt \ $ abführen.

Natürlich ist dies nicht wünschenswert, da unsere Energieübertragung schrecklich ist. Wir möchten, dass unsere Last mit maximaler Leistung versorgt wird. Daher verwenden wir häufig einen Transformator, um die Spannung auf ein angemessenes Niveau zu senken.

Natürlich sind Motoren keine Widerstände (reale und imaginäre Lasten), aber die Demonstration funktioniert für diese Frage. Motoren sind mit Spulen gebaut, die sich wie eine induktive Last verhalten und nicht genau wie ein Widerstand behandelt werden können. In jedem Fall ist es am besten, Ihre Last mit maximaler Leistung zu versorgen, da Sie sonst wertvolle Energie in Ihrem 10.000-Ohm-Widerstand verschwenden.

Ich hoffe, das hilft, bitte kommentieren Sie, wenn Sie weitere Fragen haben.

Kurze Antwort: nicht in der Praxis. Lange Antwort:

Auswirkungen von Spannung und Strom

Spannungs- und Stromwerte schützen im Allgemeinen vor unabhängigen Ausfallmechanismen, in den meisten Fällen bzw. vor einem Isolationsausfall (insbesondere bei Halbleitern) und vor Schäden durch übermäßige Schäden Joule Heizung.

Motoren verstehen

Einige Komponenten sind hinsichtlich ihrer Spannungs- und Stromstärke flexibler als andere, bis zu dem, was als "absolutes Maximum" bezeichnet wird. Gleichstrommotoren sind von dieser Art. Erhöhen Sie die Spannung und die Leistung des Motors erhöht sich (dh entweder mehr Drehzahl für ein bestimmtes Drehmoment oder mehr Drehmoment für eine bestimmte Drehzahl) - vorausgesetzt, der Motor kann den benötigten Strom ziehen. Dies bedeutet, dass der Strom nur durch Begrenzen der Spannung am Motor begrenzt wird (dies gilt auch für andere Geräte, dies ist bei Strombegrenzungsnetzteilen zu sehen).

Sie könnte einen 3-V-Motor mit wahrscheinlich 12 V und einem riesigen Kühlkörper betreiben, um sicherzustellen, dass die Wärme schneller abfließt als die Drähte (sonst schmelzen sie); Sie können einen solchen Motor jedoch nicht mit 10.000 V betreiben, da 1) die Isolierung bricht und den vom Motor aufgenommenen Strom drastisch erhöht. 2) Unabhängig davon, ob die Isolierung gebrochen ist oder nicht, ist der Strom so hoch, dass die Drähte schmelzen. Beachten Sie, dass abhängig von der Wellenausrichtung und den Lagern eine zu hohe Spannung zu viele Vibrationen erzeugen und den Motor zerstören kann, bevor die Hitze die Spule schmilzt.

Begrenzung über Leistungswiderstand

Nun schlagen Sie vor, ein Gerät hinzuzufügen, um die Spannung von 10000 V auf 3 V zu senken. Das würde den Motor glücklich machen: Solange er 3 V anliegt, zieht er Strom bis zu seinem Blockierstrom und ist hoffentlich darauf ausgelegt, mit diesem Strom fertig zu werden. Sie lassen jedoch 9997V fallen. Wenn durch das Gerät Strom gezogen wird, der diese Spannung senkt, muss diese Leistung irgendwie abgeführt werden. 9997 * Ich, auch wenn ich nur 50 mA habe, ist 500 W ... Um das ins rechte Licht zu rücken: 5 W Aluminium-plattierte Widerstände sind ungefähr so ​​groß wie ein Finger. Beachten Sie, dass Leistungswiderstände nur bei einem bestimmten Strom eine feste Spannung abfallen lassen: Ändern Sie die mechanische Belastung des Motors und die Spannung am Motor. Dies führt zu Instabilität. Angenommen, ein 200k-Widerstand für einen Auslegungsstrom von 50 mA. +/- 15uA haben einen +/- 3V Effekt auf den Motor! Ganz zu schweigen davon, dass 500 W für 0,15 W verschwendet werden.

Begrenzung über Abwärtswandler

Sie benötigen einen Umrichter mit einem besseren Wirkungsgrad, wie Abwärts-Gleichstromwandler. Theoretisch lassen sie die Spannung nicht selbst fallen, sondern schalten zwischen voller Spannung und keiner Spannung um, um im Durchschnitt die erforderliche Spannung zu erreichen (in diesem Fall filtert die Motorinduktivität den Strom, der die Spannung über den Motorwiderstand filtert). Dies bedeutet jedoch, dass Sie in 0,03% der Fälle einschalten müssen. Die Motorinduktivität gibt an, wie lange die volle Spannung angelegt werden kann, bevor der Strom zu hoch ist, und das wird nicht lange dauern. Daher sind 0,03% dieser Zeit sehr kurz, es besteht die Möglichkeit, dass keine Konverter dazu in der Lage sind. Die Vibrationen des Motors aufgrund der hohen Stromwelligkeit würden wahrscheinlich den Motor und seine Last ohnehin ruinieren.

Fußnoten

Ob ein Leistungswiderstand oder ein Schaltwandler in Betracht gezogen wird, haben beide 10.000 V Isolation zu haben, was bedeutet, dass Ihr Produkt riesig ist, um die Kriechstrecken und Isolatordicken zu berücksichtigen.

Es sei denn, Sie meinen 10.000 VAC vom Versorgungsnetz bis 3 VDC? In diesem Fall müssen Sie einen Abwärtstransformator und dann einen Gleichrichter verwenden, aber ich hoffe wirklich, dass Sie wissen, was Sie tun.

Kommt darauf an, was dein Ziel ist. Wenn Sie eine relativ konstante Geschwindigkeit mit unterschiedlichen Lasten wünschen, ist eine konstante Spannungsquelle (oder sogar ein leicht negativer Serienwiderstand) am besten. Der Motor ist glücklich, wenn Sie die Welle nicht zu stark belasten, vorausgesetzt, Sie geben nicht mehr als die Nennspannung an. Eine zu schwere Last führt zu einer Überhitzung.

Wenn Sie ein konstantes Drehmoment bei unterschiedlichen Lasten wünschen, ist eine konstante Stromquelle am besten. Der Motor ist glücklich, wenn Sie die Welle nicht zu leicht belasten, vorausgesetzt, Sie geben nicht mehr als den Nennlaufstrom an. Wenn eine Last zu leicht ist, dreht sich die Drehzahl und es kann sich selbst beschädigen (die Motorspannung überschreitet unter diesen Bedingungen die Nennspannung). Ein großer Vorwiderstand verhält sich eher wie eine Konstantstromquelle. Eine> 10K-Quellenwiderstandsquelle kann ohne die sehr hohe Spannung und den wahnsinnigen Widerstand leicht elektronisch simuliert werden.

In Bezug auf Ihre ursprüngliche Frage überschreiten Sie in keinem Fall tatsächlich die Nennspannung an den Motorklemmen (die einzige) was den Motor interessiert).

Motoren können beschädigt werden, wenn eines der folgenden Maxima überschritten wird:

1. Mechanische Kraft auf Komponenten davon (kann sofort zum Ausfall führen)

2. Menge des Magnetflusses (kann sofortiges Versagen verursachen)

3. Drehzahl, Vibration usw. (kann den Verschleiß stark beschleunigen oder in einigen Fällen Kräfte erzeugen, die zum sofortigen Versagen führen )

4. Menge der Wärmeerzeugung in den Wicklungen (intermittierender Betrieb kann es dem Motor ermöglichen, mehr Leistung (Wärme / Sekunde) als anhaltend zu tolerieren)

5. Wärmemenge, die in den Lagern erzeugt wird (intermittierender Betrieb kann es dem Motor ermöglichen, Leistung (Wärme / Sekunde) als anhaltend zu tolerieren).

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Möglicherweise ist a "3-Volt" -Motor, der unter bestimmten Bedingungen sicher bei höheren Spannungen betrieben werden kann, wenn diese Bedingungen den Spannungsfaktor, der auf 3 Volt beschränkt war, verringern und keinen anderen Spannungsfaktor erhöhen, der ausreicht, um Probleme zu verursachen. Es ist wichtig, die Motorspannung nicht unter dem Nennwert zu halten, sondern sicherzustellen, dass alle anderen Spannungsfaktoren innerhalb ihrer entsprechenden Grenzen bleiben.

Ein Motor ähnelt elektrisch gesehen einem Induktor (ohne Berücksichtigung von Motorbelastungseffekten). Induktivitäten widerstehen jeder Stromänderung. Wenn Sie also eine Spannung an die Induktivität (Lesemotor) anlegen, ist der Strom zunächst Null, steigt jedoch exponentiell an (siehe http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/). electric / indtra.html). Dies führt dazu, dass die vollen 10.000 Volt (vorausgesetzt, Sie können dies sofort anlegen) für einen kurzen Zeitraum an die Motorwicklungen angelegt werden, unabhängig davon, welchen Widerstandswert Sie verwenden. Die Hochspannung würde wahrscheinlich die Wicklungsisolation zerstören und zu Kurzschlüssen zwischen den Motorwicklungen führen.

In der Praxis wäre eine Schaltung mit 10.000 V und einem Widerstand zum Antreiben eines 3-V-Motors äußerst ineffizient. Der Motorstrom hängt davon ab, wie stark der Motor belastet wird. Mit anderen Worten, wenn Sie einen Widerstand auswählen, der ohne Motorlast 3 V über den Motor liefert und dann eine mechanische Last hinzufügt, fällt die Spannung über dem Motor ab, weil versucht wird, mehr Strom zu ziehen. Dies würde den Motor verlangsamen und versuchen, mehr Strom zu ziehen, wodurch die Spannung weiter reduziert wird und der Motor schließlich bei viel weniger als seinem Nenndrehmoment zum Stillstand kommt.