ما العوامل التي تؤثر على تنظيم سرعة محركات التيار المستمر؟

استقرار جهد التيار الكهربائي والتيار

استقرار الجهد والتيار من مصدر الطاقة أمر بالغ الأهمية للتحكم في سرعة المحرك التيار المستمر. يحتوي محرك التيار المستمر على مصدر طاقة يزود المحرك بالطاقة والجهد. بالنسبة لمحرك تيار مستمر ذو إثارة منفصلة، تكون السرعة تقريبًا متناسبة مع جهد اللفائف تحت تيار إثارة ثابت. إذا كان جهد المصدر غير مستقر، فستكون سرعة محرك التيار المستمر غير مستقرة أيضًا، مما يجعل من المستحيل تحقيق دوران مستقر. على سبيل المثال، مع انخفاض بنسبة 10٪ في جهد التشغيل، ستنخفض سرعة محرك التيار المستمر بشكل متناسب، مما يؤثر على المعدات التي يشغلها المحرك. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن لمحرك التيار المستمر تزويد الطاقة أثناء تنظيم السرعة (تعديل السرعة) إذا كان التيار غير كافٍ بسبب نقص الطاقة، خصوصًا في ظل ظروف الحمل. ولمنع ذلك، يجب استخدام مصدر طاقة مستقر عالي الجودة. كما ينبغي أن يكون هذا المصدر مطابقًا للجهد والمدى الحالي المقننين لمحرك التيار المستمر. ويجب مراقبة خرج مصدر الطاقة بانتظام باستخدام جهاز متعدد القياسات لتجنب عدم استقرار السرعة الناتج عن مشكلات في مصدر الطاقة.

التيار المُثير وشدة المجالات المغناطيسية

التيار التحفيز هو العامل الأهم الذي يؤثر في شدة المجال المغناطيسي للمحرك التيار المستمر. وهذا العامل مهم أيضًا في تنظيم السرعة. في حالة المحركات التيار المستمر ذات اللفة المتوازية، فإن تقليل التيار التحفيز يؤدي إلى إضعاف المجال المغناطيسي، مما يزيد سرعة المحرك ضمن نطاق آمن. على العكس، فإن زيادة التيار التحفيز يعزز المجال المغناطيسي وبالتالي يقلل السرعة. بالإضافة إلى ذلك، فإن قلة شديدة في التيار التحفيز تضعف المجال المغناطيسي لدرجة تمكن المحرك التيار المستمر من 'الهروب'، حيث تتجاوز سرعة المحرك الحد الآمن، مما يؤدي إلى أضرار جسيمة. وفي الطرف المقابل، فإن كثرة التيار التحفيز الزائدة تزيد الفقد في الحديد وبالتالي تزيد الحرارة، ما يؤثر سلبًا على كفاءة المحرك وعمره الافتراضي. إن استخدام وحدة تحكم جارية هو أفضل وسيلة لتوفير تنظيم سلس للسرعة. ويشكل فحص اللفة التحفيزية قبل التشغيل (للكشف عن الت damages أو العثور على دائرة قصيرة في اللفة التحفيزية) إلزامًا. وفي حالة وجود دائرة قصيرة جزئية في اللفة التحفيزية، فإن تنظيم السرعة يتأثر سلبًا (مثلاً بشكل غير منتظم) لأن المجال المغناطيسي سيصبح أيضًا غير منتظم.

حجم الحمولة ونوع الحمولة

يؤثر نوع وحجم الحمولة بشكل مباشر على أداء المحرك التيار المستمر وقدرته على تنظيم السرعة. فكل محرك لديه سعة حمولة قصوى، وعندما تتغير الحمولة المطبقة على المحرك، ستت fluctuate السرعة. إذا كانت الحمولة كبيرة جداً، فسوف يحتاج المحرك التيار المستمر إلى إنتاج عزم دوران إضافي للحفاظ على دورانه. ومن المرجح أن يؤدي ذلك إلى انخفاض كبير في السرعة، حتى لو تم تعديل التجهيز بالجهد والتيار. على سبيل المثال، عندما يُشغّل محرك تيار مستمر ناقل حزام، ويزداد فجأة عدد العناصر المراد نقلها، فإن المحرك التيار المستمر سيتباطأ. كما توجد أنواع مختلفة من الحمولات، والتي تؤثر على القدرة على تنظيم السرعة. على سبيل المثال، الحمولات ذات عزم دوران ثابت (مثل المصاعد) تتطلب من المحرك التيار المستمر الحفاظ على عزم دوران ثابت حتى عند حدوث تغييرات في السرعة. في المقابل، الحمولات ذات عزم دوران متغير (مثل المراوح) هي نوع من الحمولة التي يعمل عزم الدوران فيها وفقاً للسرعة. عند اختيار محرك تيار مستمر، تضمن أن يكون المحرك مناسباً لنوع الحمولة التي سيتم تطبيقها. على سبيل المثال، محرك ذو عزم دوران خرج غير كافٍ سيؤدي إلى حمولة ثقيلة مما يؤدي إلى ضعف تنظيم السرعة. أخيراً، عندما يعمل محرك تيار مستمر، لا تُفرض فجأة تغييرات كبيرة في الحمولة. فهذا ليس جيداً، لأنه سيؤدي إلى تغيير المحرك التيار المستمر باستمرار وتعديل مخرجاته. مما يؤدي إلى سرعة دورانية ضعيفة وغير مستقرة، وسيؤدي أيضاً إلى كمية كبيرة من البلى.

المعلمات الهيكلية للمحرك وجودة المكونات

تُعد جودة المحرك ومعاييره الداخلية مهمة للحصول على تنظيم مستقر للسرعة. هناك عدة أجزاء تؤثر على استجابة المحرك لتعديلات السرعة: مقاومة العضو الدوار، وعدد لفات اللفائف، وقصور الدوار الذاتي. عندما يكون للمحرك التيار المستمر مقاومة أقل في العضو الدوار، تكون هبوط الجهد أقل، وبالتالي يصبح تنظيم السرعة أكثر حساسية ودقة. كما أن كمية لفات اللف تؤثر أيضًا على القوة الدافعة الكهربائية العكسية للمحرك. وإذا كانت اللفات غير كافية، فلن تكون هناك قوة دافعة عكسية مستقرة، وبالتالي لن تكون السرعة مستقرة. وكمية القصور الذاتي للدوار مهمة أيضًا. فالمحركات الكهربائية ذات التيار المستمر التي تمتلك قصورًا ذاتيًا صغيرًا للدوار يمكنها التسارع أو التباطؤ بشكل أكبر، وبالتالي يمكنها تحسين تنظيم السرعة أكثر. كما أن جودة المكونات مهمة جدًا. فالمحامل البالية أكثر تعني احتكاكًا أكثر، ما يعني أن محرك التيار المستمر سيستهلك طاقة أكثر وسيصبح التحكم بالسرعة أكثر صعوبة. كما سيكون هناك زيادة في التلامس السيئ، ما يؤدي إلى مشغلات كهربائية رديئة، مما يؤدي بدوره إلى تغييرات ضعيفة بين السرعات. ولذلك، يجب اختيار محركات تيار مستمر توفر تصنيعًا عالي الدقة والقيام بفحص المكونات الأساسية بانتظام. واستبدال المحامل البالية، والحفاظ على المشغلات نظيفة وغير تالفة، والتأكد من وجود جميع اللفات.

درجة التطابق لأنظمة التحكم وتنظيم السرعة

درجة المطابقة ونظام التحكم (مثل محرك متغير التردد أو وحدة تحكم PWM) تحدد مدى كفاءة النظام في تنظيم محركات التيار المستمر. يجب أن تكون مخرجات نظام التحكم عالية ومستقرة، وتستجيب لإشارات التحكم المدخلة. ويجب أن تتغير إشارات التحكم وفقًا للمحرك. قد تُظهر أنظمة التحكم الضعيفة مخرجات إشارة بطيئة واستجابة بطيئة. وينتج عن مثل هذا النظام السيئ سرعة محرك ضعيفة وغير مستقرة. إن عدم المطابقة المناسبة بين وحدة التحكم والمحرك الكهربائي هو مشكلة شائعة. فوحدة التحكم التي تمتلك حدود طاقة أقل من محرك التيار المستمر تؤدي إلى تحكم ضعيف. من ناحية أخرى، يمكن أن تؤدي وحدة التحكم ذات المدى العالي جدًا للطاقة إلى تيارات وسرعة مرتفعتين وغير مستقرتين. يجب مزاوجة محرك تيار مستمر بقدرة 1.3 كيلوواط بوحدة تحكم ذات سعة طاقة مماثلة لتحقيق أفضل أداء. كما تؤثر خوارزميات نظام التحكم على تنظيم السرعة. ويمكن للخوارزميات الأكثر تطوراً التعامل مع التغيرات الديناميكية في السرعة استجابةً للتغير في الحمل. ويجب معايرة نظام التحكم مباشرةً، وتحديث برنامج النظام إذا لم يكن جديدًا، لتقليل زمن تأخر إشارات التحكم في النظام. تأكد من أن توصيلات الأسلاك بين وحدة التحكم والمحرك الكهربائي محكمة لمنع تداخل الإشارة أو فقدان التيار.