Jaké faktory ovlivňují regulaci otáček stejnosměrného motoru?

Stabilita napětí a proudu dodávky elektrické energie

Stabilita napětí a proudu ze zdroje je rozhodující pro řízení otáček stejnosměrného motoru. Stejnosměrný motor má zdroj napájení, který dodává energii motoru a napětí. U samostatně buzeného stejnosměrného motoru jsou otáčky přibližně úměrné napětí na kotvě při konstantním buzení. Pokud je napájecí napětí nestabilní, budou otáčky stejnosměrného motoru také nestabilní, což znemožní dosažení stálých otáček. Například při poklesu provozního napětí o 10 % dojde k úměrnému poklesu otáček stejnosměrného motoru, což ovlivní chod zařízení poháněného motorem. Kromě toho není stejnosměrný motor schopen dodávat výkon při regulaci otáček (nastavení rychlosti), pokud je proud nedostatečný kvůli nedostatku napájení, zejména za zatěžovacích podmínek. Aby k tomu nedocházelo, měl by se používat kvalitní stabilizovaný zdroj napájení. Dále by měl odpovídat jmenovitému napětí a proudu stejnosměrného motoru. Výstup zdroje by měl být pravidelně kontrolován pomocí multimetru, aby se předešlo nestabilitě otáček způsobené problémy s napájením.

Buzení proud a síla magnetických polí

Budivý proud je nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím sílu magnetického pole stejnosměrného motoru. Tento faktor je rovněž velmi důležitý pro regulaci otáček. U derivačních stejnosměrných motorů vede snížení budivého proudu ke zeslabení magnetického pole, což – v rámci bezpečného rozsahu – zvyšuje otáčky motoru. Naopak zvýšení budivého proudu posiluje magnetické pole a tím snižuje otáčky. Kromě toho příliš malý budivý proud oslabí magnetické pole natolik, že může dojít k tzv. úniku otáček („run away“), kdy otáčky motoru překročí bezpečnou hranici, což může způsobit vážné poškození. Na druhé straně nadměrný budivý proud zvyšuje ztráty v železe a tím i teplotu, což negativně ovlivňuje účinnost a životnost stejnosměrného motoru. Nejlepším způsobem, jak zajistit plynulou regulaci otáček, je použití řídicího zařízení pro proud. Před spuštěním je povinné provést kontrolu budivího vinutí (za účelem zjištění poškození nebo zkratu v budivím vinutí). V případě částečného zkratu v budivím vinutí je regulace otáček negativně ovlivněna (např. nerovnoměrně), protože se stane nerovnoměrným i magnetické pole.

Velikost nákladu a typ nákladu

Typ a velikost zatížení přímo ovlivňují výkon stejnosměrného motoru a jeho schopnost regulovat rychlost. Každý motor má maximální nosnou kapacitu, a když se změní zatížení působící na motor, rychlost bude kolísat. Pokud je zatížení příliš velké, bude stejnosměrný motor muset vyvíjet vyšší výstupní točivý moment, aby udržel otáčení. To pravděpodobně způsobí výrazný pokles rychlosti, i když je upravena napájecí napětí nebo proud. Například, když stejnosměrný motor pohání dopravní pás a počet přepravovaných předmětů náhle stoupne, motor zpomalí. Existují také různé typy zatížení, které ovlivňují schopnost regulace rychlosti. Například konstantní točivý moment (jako u výtahů) vyžaduje, aby stejnosměrný motor udržoval stálý točivý moment, i když dochází ke změnám rychlosti. Na druhou stranu proměnný točivý moment (jako u ventilátorů) je typ zatížení, při kterém točivý moment působí v závislosti na rychlosti. Při výběru stejnosměrného motoru je nutné zajistit, že motor je vhodný pro daný typ zatížení. Například motor s nedostatečným výstupním točivým momentem povede k těžkému zatížení, což způsobí špatnou regulaci rychlosti. Nakonec, když je stejnosměrný motor v provozu, neměňte náhle velikost zatížení. To není vhodné, protože motor bude neustále měnit a přeladění své výstupy. To povede k špatné a nestabilní otáčivé rychlosti a také způsobí velké opotřebení.

Parametry konstrukce motoru a kvalita komponent

Kvalita a parametry motoru uvnitř jsou důležité pro stabilní regulaci otáček. Existuje několik částí, které ovlivňují reakci motoru na úpravu otáček: odpor kotvy, počet závitů vinutí a setrvačnost rotoru. Když má stejnosměrný motor nižší odpor kotvy, dochází k menšímu úbytku napětí a regulace otáček může být citlivější a přesnější. Množství závitů vinutí také ovlivňuje zpětné elektromotorické napětí (back EMF) motoru. Pokud je závitů nedostatek, nebude zpětné EMF stabilní a otáčky nebudou stálé. Velikost setrvačnosti rotoru je také velmi důležitá. Stejnosměrné motory s nižší setrvačností rotoru se dokáží rychleji urychlovat nebo zpomalovat, čímž se více zlepšuje regulace otáček. Kvalita komponentů je rovněž velmi důležitá. Opotřebené ložisko znamená vyšší tření, což znamená, že bude stejnosměrný motor více zatěžován a řízení otáček bude obtížnější. Dále dojde ke zvýšení špatného kontaktu, což vede k vadným komutátorům a tím k nepřesným změnám mezi jednotlivými rychlostmi. Z tohoto důvodu je nutné vybírat stejnosměrné motory, které zajišťují vysokou přesnost výroby, a pravidelně kontrolovat klíčové komponenty. Vyměňujte opotřebovaná ložiska, udržujte komutátory čisté a nepoškozené a ujistěte se, že jsou všechny závity vinutí na svém místě.

Stupeň shody řídicích systémů a regulace rychlosti

Stupeň shody a řídicí systém (jako například měnič frekvence nebo PWM regulátor) určují, jak dobře systém reguluje stejnosměrné motory. Výstupy řídicího systému by měly být vysoké, stabilní a odpovídat vstupním řídicím signálům. Řídicí signály by měly měnit svou velikost v souladu s motorem. Nevhodné řídicí systémy mohou vykazovat pomalé výstupní signály a pomalou odezvu. Takový špatný systém má za následek špatnou a nestabilní rychlost motoru. Nesprávné propojení řídicího systému a stejnosměrného motoru je běžný problém. Řídicí jednotka s nižšími výkonovými limity než má stejnosměrný motor vede ke špatné regulaci. Na druhou stranu řídicí jednotka s příliš vysokým výkonovým rozsahem může způsobit vysoké a nestabilní proudy a rychlost. Stejnosměrný motor o výkonu 1,3 kW by měl být spojen s řídicí jednotkou podobné výkonové kapacity pro dosažení nejlepšího výkonu. Algoritmy řídicího systému také ovlivňují regulaci rychlosti. Pokročilejší algoritmy dokáží kompenzovat dynamické změny rychlosti v reakci na měnící se zatížení. Řídicí systémy by měly být přímo kalibrovány a softwarově aktualizovány, pokud nejsou nové, aby se minimalizovalo zpoždění řídicích signálů v systému. Ujistěte se, že zapojení řídicí jednotky a stejnosměrného motoru je pevné, aby nedošlo k rušení signálu nebo ke ztrátě proudu.