Mitkä tekijät vaikuttavat tasavirtamoottorin nopeudensäätöön?

Virran- ja jännitestabiilisuus

Jännitteen ja virran vakaus virtalähteestä on ratkaisevan tärkeää tasavirtamoottorin nopeudensäädössä. Tasavirtamoottorilla on virtalähde, joka toimittaa energiaa moottorille ja jännitteen. Eristysvirralla varustetussa tasavirtamoottorissa nopeus on suunnilleen verrannollinen armuurijännitteeseen vakioisen magneettivirran vallitessa. Jos syöttöjännite on epävakaa, tasavirtamoottorin nopeus on myös epävakaa, mikä tekee vakiona pysyvän pyörimisnopeuden saavuttamisesta mahdotonta. Esimerkiksi 10 %:n jännitehäviön tapauksessa tasavirtamoottorin nopeus laskee vastaavasti, mikä vaikuttaa moottorin käyttämään laitteistoon. Lisäksi tasavirtamoottori ei pysty tarjoamaan riittävää tehoa nopeudensäädön aikana (nopeuden säätö), jos virta on riittämätön puutteellisen tehonsyötön vuoksi, erityisesti kuormitustilanteissa. Tämän estämiseksi tulisi käyttää laadukasta stabiloitua virtalähdettä. Sen lisäksi sen tulisi vastata tasavirtamoottorin nimellisjännitettä ja -virtaa. Virtalähteen antoa tulisi seurata säännöllisesti monivaihtimella, jotta nopeuden epävakautta voidaan välttää virtalähteen aiheuttamien ongelmien vuoksi.

Hermotusvirta ja magneettikenttien voimakkuus

Hermotusvirta on tärkein tekijä, joka vaikuttaa tasavirtamoottorin magneettikentän voimakkuuteen. Tämä tekijä on myös melko tärkeä nopeuden säätöön. Suoraan kytketyissä tasavirtamoottoreissa, hermotusvirran vähentäminen heikentää magneettikenttää, mikä turvallisella alueella lisää moottorin nopeutta. Päinvastoin, hermotusvirran lisääminen vahvistaa magneettikenttää ja siten laskee nopeutta. Lisäksi liian pieni hermotusvirta heikentää magneettikenttää siihen asti, että tasavirtamoottori voi ”lähteä karkeloimaan”, jolloin moottorin nopeus ylittää turvallisen rajan, mikä on erittäin haitallista. Toisella puolen yhtälöä, liiallinen hermotusvirta lisää rautahäviötä ja siten lämpöä, mikä vaikuttaa negatiivisesti tasavirtamoottorin hyötysuhteeseen ja eliniän. Virtakäyttö on paras tapa saavuttaa tasainen nopeuden säätö. On pakollista tarkistaa hermotuskäämi ennen käyttöä (vaurioiden havaitsemiseksi tai hermotuskäämille mahdollisesti syntyneen oikosulun löytämiseksi). Jos hermotuskäämiin on syntynyt osittainen oikosulku, nopeuden säätö heikkenee (eli epätasaiseksi), koska magneettikenttä muuttuu myös epätasaiseksi.

Latauksen koko ja lataustyypin

Kuorman tyyppi ja koko vaikuttavat suoraan tasavirtamoottorin suorituskykyyn ja kykyyn säätää nopeutta. Jokaisella moottorilla on maksimikuormituskapasiteetti, ja kun moottoriin kohdistuva kuorma muuttuu, nopeus heilahtelee. Jos kuorma on liian suuri, tasavirtamoottorin on tuotettava enemmän lähtövääntömomenttia pyörimisen ylläpitämiseksi. Tämä saattaa aiheuttaa merkittävän nopeuden laskun, vaikka jännitettä/virtakytkentää säädetään. Esimerkiksi, kun tasavirtamoottori käyttää kuljetinta ja kuljetettavien esineiden määrä lisääntyy äkillisesti, tasavirtamoottori hidastuu. On myös olemassa erilaisia kuormatyyppejä, jotka vaikuttavat nopeudensäätökykyyn. Esimerkiksi vakiovääntömomentin kuormat (kuten hissit) edellyttävät, että tasavirtamoottori ylläpitää vakiomomenttia, vaikka nopeudessa tapahtuisi muutoksia. Toisaalta taas muuttuvan vääntömomentin kuormat (kuten tuuletin) ovat sellainen kuorma, jossa momentti toimii nopeuden suhteessa. Valittaessa tasavirtamoottoria, varmista että moottori soveltuu siihen tarkoitettuun kuormatyyppiin. Esimerkiksi riittämättömän vääntömomentin tuottava moottori johtaa raskaaseen kuormaan, mikä puolestaan johtaa huonoon nopeudensäätöön. Lopuksi, kun tasavirtamoottori on käynnissä, älä äkillisesti asettaa suuria muutoksia kuormaan. Tämä ei ole hyvä asia, koska se saa tasavirtamoottorin jatkuvasti muuttamaan ja säätämään uudelleen lähtöarvojaan. Tämä johtaa huonoon ja epävakaaseen pyörimisnopeuteen ja aiheuttaa myös suurta kulumista.

Moottorin rakenteelliset parametrit ja komponenttien laatu

Moottorin laatu ja sisäiset parametrit ovat tärkeitä vakaiden nopeudensäätöjen kannalta. Useat osat vaikuttavat siihen, miten moottori reagoi nopeuden säätöihin: armatuurin resistanssi, kierrosmäärä ja roottorin hitaus. Kun tasavirtamoottorissa on vähemmän armatuurin resistanssia, jännitehäviö on pienempi ja nopeudensäätö voi olla herkempi ja tarkempi. Kierrosten määrä vaikuttaa myös moottorin takaisinindusoituun jännitteeseen (back EMF). Jos kierroksia on liian vähän, takaisinindusoitu jännite ei ole vakaa, eikä nopeus pysy stabiilina. Rotorin hitaus on myös erittäin tärkeä tekijä. Tasavirtamoottorit, joilla on pienempi roottorin hitaus, voivat kiihdyttää ja hidastaa nopeammin, mikä parantaa nopeudensäätöä. Komponenttien laatu on myös erittäin tärkeää. Kuluneemmat laakerit tarkoittavat enemmän kitkaa, mikä tarkoittaa, että tasavirtamoottori käyttää enemmän energiaa ja nopeudensäätö vaikeutuu. Huonon kontaktin lisääntyminen aiheuttaa huonoja kommutaattoreita, mikä puolestaan johtaa huonoihin välinopeuksien muutoksiin. Tämän vuoksi on tärkeää valita tasavirtamoottorit, jotka tarjoavat korkean tarkkuuden valmistuksen, sekä tarkistaa ydinkomponentit säännöllisesti. Vaihda kuluneet laakerit, pidä kommutaattorit puhtaina ja vaurioitumattomina, ja varmista, että kaikki käämitykset ovat kunnossa.

Ohjausjärjestelmien ja nopeudensäädön vastaavuusaste

Sovitusaste ja ohjausjärjestelmä (kuten taajuusmuuttaja tai PWM-ohjain) määrittävät, kuinka hyvin järjestelmä säätää tasavirtamoottoreita. Ohjausjärjestelmän lähtösignaalien tulisi olla korkeat, vakiot ja reagoida syötettyihin ohjaussignaaleihin. Ohjaussignaalien tulisi vaihdella moottorin mukaan. Heikot ohjausjärjestelmät voivat olla hitaita signaalin tuottamisessa ja hidas reagoimaan. Tällainen heikko järjestelmä johtaa huonoon ja epävakaaseen moottorin nopeuteen. Epäoptimaalinen sovitus ohjaimen ja tasavirtamoottorin välillä on yleinen ongelma. Ohjain, jonka tehorajoite on pienempi kuin tasavirtamoottorin, johtaa huonoon säätöön. Toisaalta, liian suuren tehon alueen omaava ohjain voi aiheuttaa korkeat ja epävakaa virrat ja nopeus. 1,3 kW tasavirtamoottori tulisi yhdistää ohjaimen kanssa, jolla on samankokoinen tehotaso saavuttaaksesi parhaan suorituskyvyn. Ohjausjärjestelmän algoritmit vaikuttavat myös nopeuden säätöön. Monimutkaisemmat algoritmit voivat sopeutua nopeuden dynaamisiin muutoksiin kuormituksen muuttuessa. Ohjausjärjestelmät tulisi kalibroida suoraan, ja järjestelmäohjelmisto päivittää, jos se ei ole uusi, vähentääkseen ohjaussignaalien viipeitä järjestelmässä. Varmista, että ohjaimen ja tasavirtomoottorin kytkentä on tiukka estääkseen signaalihäiriöitä tai virran menetystä.