No, i motori non funzionano in questo modo.

In generale, la tensione che applichi a un motore determina la velocità alla quale funziona, ma la corrente che assorbe dipende dal carico meccanico (coppia) che sta guidando.

Se applichi 10.000 V a un motore a 3 V, anche attraverso un resistore, proverebbe a girare troppo velocemente, probabilmente distruggendosi.

Sebbene in teoria funzioni, non è pratico ... affatto.

Supponiamo che il tuo carico sia di 10 Ohm (per semplificare) ed è valutato per 10V. Ciò produrrebbe una corrente di 1A. Quindi diciamo che ho 10.000 V disponibili e voglio che 1 A percorra il mio carico, aggiungerei diciamo un resistore da 10.000 Ohm in serie che produce circa 1 A.

Anche se questo funziona, ora parliamo di potere.

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

Per il resistore da 10 Ohm, dissiperemo \ $ P = 1 ^ 2 \ cdot 10 = 10 \ ; watt \ $. Dove nel resistore da 10.000 Ohm dissiperemmo \ $ P = 1 ^ 2 \ cdot 10.000 = 10.000 \; watt \ $.

Ovviamente questo non è desiderabile perché il nostro trasferimento di potenza è terribile. Vorremmo la massima potenza erogata al nostro carico. Pertanto usiamo spesso un trasformatore per abbassare la tensione a un livello appropriato.

Ovviamente i motori non sono resistori (carichi reali e immaginari), ma la dimostrazione funziona per questa domanda. I motori sono costruiti con bobine, si comportano come un carico induttivo e non possono essere trattati esattamente come un resistore. In ogni caso, è meglio fornire la massima potenza al tuo carico, altrimenti sprecherai energia preziosa nel tuo resistore da 10.000 Ohm.

Spero che sia d'aiuto, per favore commenta se hai ulteriori domande.

Risposta breve: non in pratica. Risposta lunga:

Effetti di tensione e corrente

I valori nominali di tensione e corrente generalmente proteggono da meccanismi di guasto indipendenti, nella maggior parte dei casi rispettivamente rottura dell'isolamento (specialmente per i semiconduttori) e danni dovuti a Riscaldamento Joule.

Capire i motori

Alcuni componenti sono più flessibili di altri per quanto riguarda la loro tensione e corrente nominale, fino a ciò che viene chiamato "valore massimo assoluto". I motori a corrente continua sono di questo tipo. Aumentando la tensione, la potenza del motore aumenterà (ovvero più velocità per una data coppia o più coppia per una data velocità), cioè supponendo che il motore possa assorbire la corrente di cui ha bisogno. Ciò significa che la corrente è limitata solo limitando la tensione ai capi del motore (questo vale anche per altri dispositivi, può essere visto su alimentatori limitatori di corrente).

Tu potrebbe far funzionare un motore da 3V probabilmente a 12V con un dissipatore gigante per assicurarsi che il calore si allontani più velocemente di quanto riscaldi i fili (altrimenti si scioglieranno); tuttavia non è possibile far funzionare un tale motore a 10.000 V perché 1) l'isolamento si romperà, aumentando drasticamente la corrente assorbita dal motore 2) se l'isolamento si è rotto o meno, la corrente sarà così alta che i fili si scioglieranno. Si noti che, a seconda dell'allineamento dell'albero e dei cuscinetti, una tensione troppo alta può generare troppe vibrazioni e distruggere il motore prima che il calore fonda la bobina.

Limitazione tramite resistenza di potenza

Ora, suggerisci di aggiungere un dispositivo per abbassare la tensione da 10000 V a 3 V. Ciò renderebbe felice il motore: fintanto che riceve 3V attraverso di esso, assorbirà corrente fino alla sua corrente di stallo e si spera che sia stato progettato per far fronte a quella corrente. Tuttavia, stai perdendo 9997V. Se viene prelevata corrente attraverso il dispositivo che fa cadere quella tensione, questa è potenza che deve essere dissipata in qualche modo. 9997 * I, anche se I è di appena 50mA è 500W ... Per metterlo in prospettiva, i resistori rivestiti in alluminio da 5W sono grandi circa come un dito. Si noti che i resistori di potenza faranno cadere solo una tensione fissa a una data corrente: cambia il carico meccanico sul motore e la tensione attraverso il motore cambierà, questo porterà all'instabilità ... Supponendo un resistore da 200k per una corrente di progetto di 50mA, +/- 15uA avrà un effetto +/- 3V sul motore! Per non parlare del fatto che 500 W vengono sprecati per 0,15 W utilizzati.

Limitazione tramite convertitore buck

Avresti bisogno di un convertitore con un'efficienza migliore, come i convertitori buck DC DC. Teoricamente, non fanno cadere la tensione da soli, ma commutano tra piena tensione e nessuna tensione per ottenere la tensione richiesta in media (in questo caso, l'induttanza del motore filtra la corrente, che filtra la tensione attraverso la resistenza del motore). Tuttavia, questo significa accendere lo 0,03% delle volte: l'induttanza del motore ti darà per quanto tempo può essere applicata la piena tensione prima che la corrente sia troppo alta, e non sarà lungo. Pertanto lo 0,03% di quel tempo sarà molto breve, è probabile che nessun trasformatore sarà in grado di farlo. Le vibrazioni del motore dovute all'ondulazione di corrente elevata probabilmente rovinerebbero comunque il motore e il suo carico.

Note a piè di pagina

Sia che si consideri un resistore di potenza o un convertitore a commutazione, entrambi avranno avere un isolamento da 10.000 V, il che significa che il tuo prodotto sarà enorme per rispettare le distanze di dispersione e gli spessori degli isolanti.

A meno che non intendi 10.000 V CA dalla rete di alimentazione a 3 V CC? In tal caso, dovrai usare un trasformatore step-down e poi un raddrizzatore, ma spero sinceramente che tu sappia cosa stai facendo.

Dipende dal tuo obiettivo. Se si desidera una velocità relativamente costante con carichi variabili, è preferibile una sorgente di tensione costante (o anche una resistenza in serie leggermente negativa). Il motore sarà felice a meno che non carichi l'albero troppo pesantemente, a condizione che non gli dia più della tensione nominale. Un carico troppo pesante si surriscalda.

Se si desidera una coppia costante con carichi variabili, è preferibile una sorgente di corrente costante. Il motore sarà felice a meno che non si carichi l'albero troppo leggermente, a condizione che non gli si dia più della corrente di esercizio nominale. Un carico troppo leggero e l'RPM si accumulerà e potrebbe danneggiarsi (la tensione del motore supererà la tensione nominale in quelle condizioni). Un resistore in grande serie si comporta più come una sorgente di corrente costante. Una sorgente di resistenza della sorgente> 10K può essere facilmente simulata elettronicamente senza la tensione molto alta e il resistore folle.

In riferimento alla tua domanda originale, in nessuno dei due casi stai effettivamente superando la tensione nominale ai terminali del motore (l'unico cosa che interessa al motore).

I motori possono essere danneggiati superando uno dei seguenti valori massimi:

1. Forza meccanica sui loro componenti (può causare guasti istantanei)

2. Quantità di flusso magnetico (può causare guasti istantanei)

3. Velocità di rotazione, vibrazioni, ecc. (possono accelerare notevolmente l'usura o, in alcuni casi, generare forze con conseguenti guasti istantanei )

4. Quantità di calore generato negli avvolgimenti (il funzionamento intermittente può consentire al motore di tollerare più potenza (calore / secondo) di quella sostenuta)

5. Quantità di calore generata nei cuscinetti (il funzionamento intermittente può consentire al motore di tollerare una potenza (calore / secondo) rispetto a quella sostenuta).

Potrebbe essere possibile Il motore "3 volt" deve essere azionato in sicurezza a tensioni più elevate in alcune condizioni se tali condizioni riducono il fattore di stress che era un funzionamento limitato a 3 volt e non aumentano nessun altro fattore di stress sufficiente a causare problemi. Ciò che è importante non è mantenere la tensione del motore al di sotto del valore nominale, ma garantire che tutti gli altri fattori di stress rimangano entro i limiti corrispondenti.

Un motore, elettricamente parlando, è un po 'come un induttore (ignorando qualsiasi effetto di carico del motore). Gli induttori resistono a qualsiasi variazione di corrente, quindi quando si applica una tensione all'induttore (motore di lettura), la corrente sarà inizialmente zero ma aumenterà in modo esponenziale (vedere http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ elettrico / indtra.html). Ciò si traduce nell'applicazione di 10.000 volt completi (supponendo che sia possibile applicarli istantaneamente) attraverso gli avvolgimenti del motore per un breve periodo di tempo indipendentemente dal valore del resistore utilizzato. L'alta tensione probabilmente romperebbe l'isolamento dell'avvolgimento e provocherebbe cortocircuiti sugli avvolgimenti del motore.

In pratica, un circuito che utilizza 10.000 V e un resistore per pilotare un motore da 3 V sarebbe estremamente inefficiente. La corrente del motore dipenderà da quanto il motore viene caricato. In altre parole, se si seleziona un resistore che fornisca 3 V attraverso il motore senza carico del motore, quindi si aggiunge un carico meccanico, la tensione attraverso il motore diminuirà perché sta cercando di assorbire più corrente. Ciò rallenterebbe il motore e proverebbe ad assorbire più corrente riducendo ulteriormente la tensione e alla fine spegnendo il motore a una coppia molto inferiore alla coppia nominale.