عوامل مؤثر بر تنظیم سرعت موتور DC چیست؟

ثبات ولتاژ و جریان تغذیه برق

ثبات ولتاژ و جریان از یک منبع تغذیه بر کنترل سرعت موتور جریان مستقیم حیاتی است. یک موتور جریان مستقیم دارای منبع تغذیه است که انرژی و ولتاژ را به موتور تأمین می‌کند. برای یک موتور جریان مستقیم با انگیزش جداگانه، سرعت تقریباً با ولتاژ آرماتور تحت جریان انگیزش ثابت متناسب است. اگر ولتاژ تغذیه ناپایدار باشد، سرعت موتور جریان مستقیم نیز ناپایدار خواهد شد و دستیابی به چرخش پایدار غیرممکن می‌شود. به عنوان مثال، با کاهش ۱۰ درصدی در ولتاژ کاری، سرعت موتور جریان مستقیم به همان نسبت کاهش می‌یابد که بر تجهیزات محرک توسط موتور تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، موتور جریان مستقیم در زمان تنظیم سرعت (تغییر سرعت) نمی‌تواند توان لازم را فراهم کند اگر جریان به دلیل کمبود توان کافی، به ویژه در شرایط بار، ناکافی باشد. برای جلوگیری از این اتفاق، باید از یک منبع تغذیه پایدار با کیفیت خوب استفاده شود. همچنین، این منبع تغذیه باید با ولتاژ نامی و جریان موتور جریان مستقیم مطابقت داشته باشد. خروجی منبع تغذیه باید به طور منظم با یک مولتی‌متر نظارت شود تا از ناپایداری سرعت ناشی از مشکلات منبع تغذیه جلوگیری شود.

جریان تحریک و شدت میدان‌های مغناطیسی

جریان تحریک عامل اصلی مؤثر بر قدرت میدان مغناطیسی موتور جریان مستقیم است. این عامل برای تنظیم سرعت نیز بسیار مهم است. در موتورهای جریان مستقیم با سیم‌پیچی موازی، کاهش جریان تحریک به معنای ضعیف‌تر شدن میدان مغناطیسی است که در محدوده ایمن، منجر به افزایش سرعت موتور می‌شود. در مقابل، افزایش جریان تحریک، میدان مغناطیسی را تقویت کرده و در نتیجه سرعت را کاهش می‌دهد. همچنین، جریان تحریک بسیار کم، میدان مغناطیسی را تا حدی ضعیف می‌کند که موتور جریان مستقیم ممکن است به حالت «گریزان» درآید، یعنی سرعت موتور از حد ایمن فراتر رود که خسارت بسیار زیادی وارد می‌کند. از سوی دیگر، جریان تحریک بیش از حد، باعث افزایش تلفات آهنی و در نتیجه افزایش حرارت می‌شود که بهره‌وری و عمر موتور جریان مستقیم را به صورت منفی تحت تأثیر قرار می‌دهد. استفاده از یک کنترل‌کننده جریان برای تنظیم روان سرعت، بهترین روش است. بررسی سیم‌پیچی تحریک قبل از راه‌اندازی (برای تشخیص آسیب یا اتصال کوتاه به سیم‌پیچی تحریک) الزامی است. در صورت وجود اتصال کوتاه جزئی در سیم‌پیچی تحریک، تنظیم سرعت به صورت منفی (به طور نامنظم) تحت تأثیر قرار می‌گیرد، زیرا میدان مغناطیسی نیز نامنظم خواهد شد.

اندازه بار و نوع بار

نوع و اندازه بار به طور مستقیم بر عملکرد موتور جریان مستقیم (DC) و توانایی آن در تنظیم سرعت تأثیر می‌گذارد. هر موتور دارای حداکثر ظرفیت بار است، و هنگامی که بار اعمال‌شده به موتور تغییر می‌کند، سرعت آن نوسان خواهد داشت. اگر بار بیش از حد بزرگ باشد، موتور جریان مستقیم مجبور می‌شود گشتاور خروجی بیشتری تولید کند تا چرخش خود را حفظ کند. این امر احتمالاً باعث کاهش قابل توجه سرعت می‌شود، حتی اگر ولتاژ/جریان تحریک تنظیم شود. به عنوان مثال، زمانی که یک موتور جریان مستقیم از یک نوار نقاله تغذیه می‌کند و تعداد اقلامی که باید حمل شوند به طور ناگهانی افزایش یابد، موتور جریان مستقیم کند خواهد شد. همچنین انواع مختلفی از بارها وجود دارند که بر توانایی تنظیم سرعت تأثیر می‌گذارند. به عنوان مثال، بارهای گشتاور ثابت (مانند بالابرها) نیاز دارند که موتور جریان مستقیم گشتاور ثابتی را حتی در صورت تغییرات سرعت حفظ کند. در مقابل، بارهای گشتاور متغیر (مانند فن‌ها) نوعی بار هستند که در آن گشتاور به صورت متناسب با سرعت عمل می‌کند. در انتخاب یک موتور جریان مستقیم، اطمینان حاصل کنید که موتور با نوع باری که قرار است به آن اعمال شود، سازگار باشد. به عنوان مثال، موتوری که خروجی گشتاور آن ناکافی است، منجر به بار سنگینی خواهد شد که تنظیم ضعیف سرعت را به دنبال خواهد داشت. در نهایت، هنگامی که یک موتور جریان مستقیم در حال کار است، تغییرات ناگهانی بزرگی در بار اعمال نکنید. این کار مناسب نیست، زیرا باعث می‌شود موتور جریان مستقیم به طور مداوم خروجی‌های خود را تغییر دهد و مجدداً تنظیم کند. این امر منجر به سرعت چرخشی ضعیف و ناپایدار می‌شود و همچنین باعث سایش زیادی خواهد شد.

پارامتر‌های ساختاری موتور و کیفیت اجزا

کیفیت و پارامترهای داخلی موتور برای تنظیم پایدار سرعت از اهمیت بالایی برخوردارند. چندین بخش وجود دارند که نحوه واکنش موتور به تغییرات سرعت را تحت تأثیر قرار می‌دهند: مقاومت آرمیچر، تعداد دور سیم‌پیچی و اینرسی روتور. هنگامی که یک موتور جریان مستقیم (dc) مقاومت آرمیچر کمتری داشته باشد، افت ولتاژ کمتر خواهد بود و تنظیم سرعت می‌تواند حساس‌تر و دقیق‌تر شود. مقدار تعداد دور سیم‌پیچی نیز بر نیروی محرکه الکتریکی معکوس (back EMF) موتور تأثیر می‌گذارد. در صورت عدم کفایت سیم‌پیچی، نیروی محرکه معکوس پایداری نخواهد داشت و در نتیجه سرعت نیز پایدار نخواهد بود. مقدار اینرسی روتور نیز بسیار مهم است. موتورهای جریان مستقیم که اینرسی روتور کوچک‌تری دارند، می‌توانند شتاب یا کاهش سرعت بیشتری داشته باشند و در نتیجه تنظیم سرعت بهتری فراهم کنند. کیفیت قطعات نیز بسیار مهم است. یاتب‌های فرسوده‌تر به معنای اصطکاک بیشتر است که منجر به مصرف انرژی بیشتر موتور جریان مستقیم و دشواری در کنترل سرعت می‌شود. افزایش تماس ضعیف نیز رخ می‌دهد که باعث ایجاد کموتاتورهای نامناسب شده و منجر به تغییرات ضعیف بین سرعت‌ها می‌شود. به همین دلیل، باید موتورهای جریان مستقیمی را انتخاب کنید که دقت بالایی در ساخت دارند و قطعات اصلی را به طور منظم بررسی کنید. یاتب‌های فرسوده را تعویض کنید، کموتاتورها را تمیز و بدون آسیب نگه دارید و اطمینان حاصل کنید که تمام سیم‌پیچی‌ها سالم هستند.

درجه تطابق برای سیستم‌های کنترل و تنظیم سرعت

درجه تطابق و سیستم کنترل (مانند درایو فرکانس متغیر یا کنترل‌کننده PWM) مشخص می‌کند که سیستم چگونه موتورهای جریان مستقیم (dc) را تنظیم می‌کند. خروجی‌های سیستم کنترل باید بالا، پایدار و متناسب با سیگنال‌های کنترل ورودی باشند. سیگنال‌های کنترل باید به‌طور متناسب با موتور تغییر کنند. سیستم‌های ضعیف کنترلی ممکن است دارای خروجی سیگنال کند و پاسخ‌دهی تأخیری باشند. این گونه سیستم‌های نامناسب منجر به سرعت موتور ضعیف و ناپایدار می‌شوند. عدم تطابق مناسب بین کنترل‌کننده و موتور dc یک مشکل رایج است. استفاده از کنترل‌کننده‌ای با حداقل توان پایین‌تر از موتور dc منجر به کنترل نامناسب می‌شود. از سوی دیگر، کنترل‌کننده‌ای با محدوده توان بیش از حد بالا می‌تواند باعث جریان و سرعت بالا و ناپایدار شود. یک موتور dc با توان 1.3 کیلووات باید با کنترل‌کننده‌ای با ظرفیت توان مشابه همراه شود تا بهترین عملکرد حاصل شود. الگوریتم‌های سیستم کنترل نیز بر تنظیم سرعت تأثیر می‌گذارند. الگوریتم‌های پیشرفته‌تر می‌توانند تغییرات پویا در سرعت را در پاسخ به بارهای متغیر جبران کنند. سیستم کنترل باید به‌صورت مستقیم کالیبره شود و در صورت قدیمی بودن، نرم‌افزار سیستم باید به‌روزرسانی شود تا تأخیر سیگنال‌های کنترل در سیستم به حداقل برسد. اطمینان حاصل کنید که سیم‌کشی کنترل‌کننده و موتور dc محکم باشد تا از تداخل سیگنال یا از دست‌دادن جریان جلوگیری شود.