ניתן להמיר מנוע DC לגנרטור DC, והמרה זו מסתמכת על עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית - חוק פיזיקלי מרכזי המאחד את מנגנוני ההפעלה של מנועים וגנרטורים (חוק פאראדיי וחוק לנץ). למעשה, לרוב מנועי ה-DC וגנרטורי ה-DC יש מבנה בסיסי זהה (למשל, סטטור, רוטור, קומוטטור, מברשות), וההבדל התפקודי ביניהם טמון רק בשאלה האם הם ממירים אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית (מנוע) או אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית (גנרטור). להלן פירוט מפורט של תנאי ההמרה, העקרונות והשיקולים המרכזיים:

1. עיקרון ליבה: היפוך כיוון המרת אנרגיה

פעולתם של מנועי DC וגנרטורים מבוססת על "הפיכות של מכונות אלקטרומגנטיות":

• כמנוע DC: כאשר הוא מחובר למקור מתח DC, השדה המגנטי של הסטטור (ממגנטים קבועים או סלילי שדה) מקיים אינטראקציה עם סלילי הרוטור נושאי הזרם, ויוצר מומנט אלקטרומגנטי שמניע את הרוטור להסתובב (אנרגיה חשמלית → אנרגיה מכנית).

• כגנרטור DC: כדי להמיר אותו, עליך להזין אנרגיה מכנית כדי לסובב את הרוטור (למשל, באמצעות טורבינה, מנוע או ארכובה ידנית). כאשר סלילי הרוטור חותכים את קווי הכוח המגנטיים מהסטטור, מושרה כוח אלקטרו-מניע (EMF, או "EMF אחורי" במנועים) בסלילים. לאחר מכן, הקומוטטור (רכיב מפתח) ממיר את ה-EMF החלופי בסלילי הרוטור לזרם ישר (DC) המופק דרך המברשות - ומשלים את המרת האנרגיה המכנית לאנרגיה חשמלית.

2. תנאים מרכזיים להמרה

כדי שמנוע DC יפעל כגנרטור DC, יש לעמוד בשלושה תנאים קריטיים (אלה גם הדרישות הבסיסיות מכל גנרטור שיפיק חשמל):

(1) שדה מגנטי (עירור סטטור)

הסטטור חייב לספק שדה מגנטי יציב. זה תלוי בתכנון המקורי של המנוע:

• מנועי DC בעלי מגנט קבוע (PMDC): אין צורך בשלבים נוספים. המגנטים הקבועים המובנים של הסטטור כבר מספקים את השדה המגנטי הדרוש לאינדוקציה.

• מנועי DC בעלי עירור נפרד / מנועי DC בעלי שכבה מגנטית: יש לעורר את סלילי השדה של הסטטור (שבמקור מופעלים על ידי זרם ישר ליצירת שדה מגנטי). ישנן שתי דרכים לעשות זאת: עירור עצמי: לאחר שהרוטור מתחיל להסתובב, המגנטיות השיורית הקטנה בליבת הברזל של הסטטור גורמת לאלקטרומגנטיות חלשה ברוטור. אלקטרומגנטיות זו מוזן בחזרה לסלילי השדה כדי לחזק את השדה המגנטי, ובסופו של דבר מייצר פלט יציב. עירור חיצוני: אם לסטטור אין מגנטיות שיורית (למשל, עקב חוסר פעילות ארוכת טווח), חבר את סלילי השדה למקור מתח DC חיצוני באופן זמני כדי "למגנט" את הסטטור. לאחר שנוצרת מגנטיות שיורית, עבור לעירור עצמי לפעולה רציפה.

הערה: מנועי DC מלופפים בטור (למשל, אלו הנמצאים בכלי רכב חשמליים ישנים) אינם מתאימים להמרה. סלילי השדה שלהם נמצאים בטור עם הרוטור, וקשה להשיג עירור עצמי - לעתים קרובות הם דורשים עירור חיצוני ויש להם מתח יציאה לא יציב.

(2) מעגל עומס (נתיב פלט חשמלי)

יש לחבר עומס (למשל, נגד, נורה או סוללה לטעינה) להדקים של המנוע (שם הוכנס במקור זרם ישר). זה מספק נתיב לזרימת הזרם המושרה - ללא עומס, המנוע ייצר רק מתח במעגל פתוח אך לא אנרגיה חשמלית שמישה.

3. שלבי המרה מעשיים (בדוגמה של מנוע PMDC קטן)

המרת מנוע DC קטן ונפוץ (למשל, 6V/12V, המשמש במכוניות או מאווררים הנשלטים מרחוק) לגנרטור היא פשוטה ואינה דורשת שינויים במנוע עצמו:

(1) נתק את המנוע ממקור מתח DC: הסר את החוטים שסיפקו חשמל במקור למנוע.

(2) חבר עומס להדקים של המנוע: השתמש בחוטים כדי לחבר את שני הדקי המנוע לעומס (למשל, נורת 12V, מד מתח למדידת תפוקה, או סוללה נטענת עם דיודה למניעת זרם הפוך).

(3) הזנת אנרגיה מכנית לסיבוב הרוטור: השתמשו בארכובת יד, מערכת גלגלות או מנוע קטן כדי לסובב את ציר המנוע במהירות קבועה.

(4) אימות הפלט: אם העומס הוא נורה, היא תידלק; אם משתמשים במד מתח, תראו קריאת מתח ישר (בפרופורציה למהירות הסיבוב).

4. הבדלים עיקריים בין גנרטור שהוסב לגנרטור DC ייעודי בעוד שהמרה אפשרית, למנוע DC שהוסב יש מגבלות בהשוואה לגנרטור המיועד לייצור חשמל.

סיכום לסיכום:

• ניתן להמיר מנוע DC לגנרטור DC מכיוון שהם חולקים את אותו מבנה אלקטרומגנטי ומסתמכים על המרת אנרגיה הפיכה (אינדוקציה אלקטרומגנטית).

• ההמרה דורשת רק שלושה תנאים: שדה מגנטי יציב של הסטטור (עירור), סיבוב מכני של הרוטור ועומס מחובר.

• בעוד שניתן לבצע זאת עבור יישומים בקנה מידה קטן ובעלי צריכת אנרגיה נמוכה (למשל, פרויקטים של "עשה זאת בעצמך", חשמל לשעת חירום למכשירים קטנים), מנועים שעברו הסבה אינם מתאימים לייצור חשמל בהספק גבוה או לטווח ארוך - גנרטורים ייעודיים של DC אמינים ויעילים יותר עבור תרחישים כאלה.