Какие факторы влияют на регулирование скорости двигателя постоянного тока?

Стабильность напряжения и тока электропитания

Стабильность напряжения и тока от источника питания имеет решающее значение для управления скоростью двигателя постоянного тока. Двигатель постоянного тока имеет источник питания, который подает энергию на двигатель и обеспечивает напряжение. В случае независимо возбуждаемого двигателя постоянного тока скорость приблизительно пропорциональна напряжению якоря при постоянном токе возбуждения. Если напряжение питания нестабильно, скорость двигателя постоянного тока также будет нестабильной, что делает невозможным достижение устойчивого вращения. Например, при падении рабочего напряжения на 10% скорость двигателя постоянного тока снизится пропорционально, что повлияет на работу оборудования, приводимого в движение этим двигателем. Кроме того, двигатель постоянного тока не сможет обеспечить требуемую мощность при регулировании скорости (изменении скорости), если ток окажется недостаточным из-за нехватки мощности, особенно в условиях нагрузки. Во избежание этого следует использовать качественный стабилизированный источник питания. Кроме того, он должен соответствовать номинальному напряжению и току двигателя постоянного тока. Выходное напряжение источника питания необходимо регулярно контролировать с помощью мультиметра, чтобы избежать нестабильности скорости из-за проблем с питанием.

Ток возбуждения и напряженность магнитных полей

Ток возбуждения является наиболее важным фактором, влияющим на силу магнитного поля двигателя постоянного тока. Этот фактор также имеет большое значение для регулирования скорости. В случае двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, уменьшение тока возбуждения приводит к ослаблению магнитного поля — что в пределах безопасного диапазона увеличивает скорость двигателя. Напротив, увеличение тока возбуждения усиливает магнитное поле и, следовательно, снижает скорость. Кроме того, слишком малый ток возбуждения ослабляет магнитное поле до такой степени, что двигатель постоянного тока может «разогнаться», то есть его скорость превысит безопасный предел, что крайне опасно. С другой стороны, чрезмерный ток возбуждения увеличивает потери в стали и, следовательно, нагрев, что отрицательно сказывается на эффективности и сроке службы двигателя постоянного тока. Использование регулятора тока является наилучшим способом обеспечить плавное регулирование скорости. Обязательно необходимо осмотреть обмотку возбуждения перед запуском (чтобы обнаружить повреждения или короткое замыкание в обмотке возбуждения). В случае частичного короткого замыкания в обмотке возбуждения регулирование скорости будет отрицательно затронуто (например, неравномерно), поскольку магнитное поле также станет неоднородным.

Размер нагрузки и тип нагрузки

Тип и величина нагрузки напрямую влияют на производительность двигателя постоянного тока и его способность регулировать скорость. Каждый двигатель имеет максимальную грузоподъёмность, и при изменении нагрузки, прикладываемой к двигателю, скорость будет колебаться. Если нагрузка слишком велика, двигатель постоянного тока должен вырабатывать больший выходной крутящий момент, чтобы поддерживать вращение. Это, вероятно, приведёт к значительному падению скорости, даже если напряжение/ток возбуждения отрегулированы. Например, когда двигатель постоянного тока приводит в движение конвейер, и количество транспортируемых предметов внезапно увеличивается, двигатель постоянного тока замедлится. Существуют также различные типы нагрузок, которые влияют на способность регулировать скорость. Например, нагрузки с постоянным крутящим моментом (такие как лифты) требуют, чтобы двигатель постоянного тока поддерживал постоянный крутящий момент, даже если скорость изменяется. В отличие, переменные по крутящему моменту нагрузки (такие как вентиляторы) — это тип нагрузки, при которой крутящий момент изменяется в зависимости от скорости. При выборе двигателя постоянного тока необходимо убедиться, что двигатель подходит для предполагаемого типа нагрузки. Например, двигатель с недостаточным выходным крутящим моментом приведёт к тяжёлой нагрузке и плохой регулировке скорости. Наконец, когда двигатель постоянного тока работает, не следует внезапно вносить большие изменения в нагрузку. Это нежелательно, поскольку приведёт к постоянным изменениям и перенастройке выходных параметров двигателя. Это вызовет плохую и нестабильную частоту вращения, а также приведёт к значительному износу.

Параметры конструкции двигателя и качество компонентов

Качество и параметры двигателя внутри имеют важное значение для стабильного регулирования скорости. Существует несколько компонентов, влияющих на реакцию двигателя на изменение скорости: сопротивление якоря, число витков обмотки и момент инерции ротора. Когда у двигателя постоянного тока меньше сопротивление якоря, падение напряжения снижается, и регулирование скорости может стать более чувствительным и точным. Количество витков обмотки также влияет на противо-ЭДС двигателя. При недостаточном количестве витков не будет стабильной противо-ЭДС, и скорость не будет устойчивой. Величина момента инерции ротора также очень важна. Двигатели постоянного тока с меньшим моментом инерции ротора могут быстрее разгоняться и замедляться, что способствует лучшему регулированию скорости. Качество компонентов также имеет большое значение. Изношенные подшипники означают большее трение, из-за чего двигатель постоянного тока будет сильнее нагружаться, и управление скоростью станет более сложным. Возрастёт вероятность плохого контакта, что приведёт к неисправностям коллектора и, как следствие, к нестабильному переключению между скоростями. По этой причине необходимо выбирать двигатели постоянного тока, изготовленные с высокой точностью, и регулярно проверять основные компоненты. Заменяйте изношенные подшипники, содержите коллектор в чистоте и без повреждений, а также убедитесь, что все обмотки находятся в исправном состоянии.

Степень соответствия систем управления и регулирования скорости

Степень согласования и система управления (например, преобразователь частоты или ШИМ-контроллер) определяют, насколько эффективно система регулирует двигатели постоянного тока. Выходные сигналы системы управления должны быть высокими, стабильными и соответствовать входным управляющим сигналам. Управляющие сигналы должны изменяться в соответствии с двигателем. Плохие системы управления могут демонстрировать медленные выходные сигналы и медленный отклик. Такая неудовлетворительная система приводит к плохой и нестабильной скорости двигателя. Несоответствие контроллера и двигателя постоянного тока — распространённая проблема. Контроллер с более низкими пределами мощности по сравнению с двигателем постоянного тока приводит к плохому управлению. С другой стороны, контроллер с слишком высоким диапазоном мощности может вызвать высокие и нестабильные токи и скорость. Двигатель постоянного тока мощностью 1,3 кВт следует подбирать вместе с контроллером аналогичной мощности для достижения наилучшей производительности. Алгоритмы системы управления также влияют на регулирование скорости. Более сложные алгоритмы могут компенсировать динамические изменения скорости при изменении нагрузки. Систему управления необходимо откалибровать непосредственно, а программное обеспечение обновить, если оно не новое, чтобы минимизировать задержку управляющих сигналов в системе. Убедитесь, что проводка между контроллером и двигателем постоянного тока надёжно затянута, чтобы предотвратить помехи сигналов или потерю тока.