Vilka faktorer påverkar hastighetsreglering i likströmsmotorer?

Stabilitet i spännings- och strömförsörjning

Stabilitet i spänning och ström från en strömknälla är avgörande för hastighetsregleringen av en likströmsmotor. En likströmsmotor har en strömknälla som tillförs energi till motorn och en spänning. För en separatmätd matad likströmsmotor är hastigheten ungefär proportionell mot armatursspänningen vid konstant magnetiseringsström. Om tillgängliga spänningen är instabil kommer hastigheten på likströmsmotorn att vara instabil, vilket gör det omöjligt att uppnå stabil rotation. Till exempel, vid en 10 % driftsspänningsdrop kommer hastigheten på likströmsmotorn att sjunka proportionellt, vilket påverkar utrustning som drivs av motorn. Dessutom kan likströmsmotorn inte tillförs effekt under hastighetsreglering (justering av hastighet) om strömmen är otillräcklig på grund av brist på effekt, särskilt under belastningsförhållanden. För att förhindra detta bör en högkvalitativ stabiliserad strömknälla användas. Dessutom bör den motsvara den likströmsmotorns märkspänning och märkström. Utkommande från strömknällan bör övervakas regelbundet med en multimeter för att undvika hastighetsinstabilitet på grund av strömknällesproblem.

Excitationsström och magnetfältsstyrka

Exciteringsström är den viktigaste faktorn som påverkar styrkan hos det magnetiska fältet i en likströmsmotor. Denna faktor är också ganska viktig för hastighetsreglering. I fallet med shuntlindade likströmsmotorer innebär minskning av exciteringsströmmen att det magnetiska fältet försvagas – vilket inom ett säkert intervall ökar motorns varvtal. Tvärtom leder ökad exciteringsström till ett starkare magnetfält och därmed sänkt varvtal. Dessutom kan alltför låg exciteringsström försvaga det magnetiska fältet så mycket att likströmsmotorn kan ”löpa iväg”, där motorns hastighet överstiger säkra gränser, vilket är mycket skadligt. På motsvarande sätt ökar en för stor exciteringsström järnförlusterna och därmed värmen, vilket negativt påverkar effektiviteten och livslängden för likströmsmotorn. En strömbaserad reglerenhet är det bästa sättet att uppnå jämn hastighetsreglering. Det är obligatoriskt att undersöka exciteringslindningen innan drift (för att upptäcka skador eller kortslutning i exciteringslindningen). Om det föreligger en delvis kortslutning i exciteringslindningen påverkas hastighetsregleringen negativt (dvs. ojämnt) eftersom det magnetiska fältet också blir ojämnt.

Laststorlek och lasttyp

Typen och storleken på lasten påverkar direkt en likströmsmotors prestanda och förmåga att reglera varvtalet. Varje motor har en maximal lastkapacitet, och när den tillförda lasten ändras kommer hastigheten att variera. Om lasten är för stor måste likströmsmotorn generera mer vridmoment för att kunna bibehålla sin rotation. Detta leder troligen till en betydande minskning av hastigheten, även om spännings- eller strömstyrkan justeras. Till exempel, när en likströmsmotor driver en transportbana och antalet objekt som ska transporteras plötsligt ökar, kommer motorn att sakta in. Det finns också olika typer av laster, vilket påverkar förmågan att reglera hastigheten. Till exempel kräver laster med konstant vridmoment (som hissar) att likströmsmotorn bibehåller ett konstant vridmoment även vid hastighetsförändringar. I motsats till detta är variabla vridmomentslaster (som fläktar) en typ av last där vridmomentet varierar i relation till hastigheten. Vid val av likströmsmotor bör säkerställas att motorn är lämplig för den typ av last som ska användas. En motor med otillräckligt vridmoment kommer till exempel att leda till en tung last som resulterar i dålig hastighetsreglering. Slutligen bör man inte plötsligt påföra stora förändringar i lasten när en likströmsmotor är i drift. Detta är inte fördelaktigt, eftersom det gör att motorn hela tiden måste ändra och justera sina utgångar. Detta leder till dålig och instabil rotationshastighet och resulterar även i kraftig slitage.

Motorstrukturer och komponentkvalitet

Motorkvalitet och interna parametrar är viktiga för stabil hastighetsreglering. Det finns flera delar som påverkar hur motorn reagerar på hastighetsjusteringar: armaturmotstånd, lindningsvarv och rotortröghet. När en likströmsmotor har lägre armaturmotstånd är spänningsfallet mindre och hastighetsreglering kan bli mer känslig och exakt. Antalet lindningsvarv påverkar också motorns motspänning (back EMF). Om det saknas lindning kommer inte motspänningen att vara stabil, och därmed inte heller hastigheten. Mängden rotortröghet är också mycket viktig. Likströmsmotorer med mindre rotortröghet kan accelerera eller bromsa snabbare och därigenom förbättra hastighetsregleringen mer. Komponentkvalitet är också mycket viktig. Mer slitage på lagren innebär större friktion, vilket innebär att likströmsmotorn kommer att förbruka mer energi och hastighetsreglering blir svårare. Det kommer att uppstå ökad dålig kontakt, vilket skapar dåliga kommutatorer och detta leder till dåliga övergångar mellan olika hastigheter. Därför är det viktigt att välja likströmsmotorer som erbjuder hög noggrannhetsfertigställning och att man regelbundet kontrollerar kärnkomponenter. Byt ut slitna lagren, håll kommutatorer rena och oskadade, och se att alla lindningar är på plats.

Passningsgrad för styr- och hastighetsreglering

Grad av matchning och styrsystem (till exempel en frekvensomriktare eller PWM-styrning) avgör hur väl systemet reglerar likströmsmotorer. Styrsystemets utgångar bör vara höga, stabila och svara mot inkommande styr-signaler. Styr-signaler bör variera i enlighet med motorn. Dåliga styrsystem kan uppvisa långsamma signalutgångar och långsam respons. Ett sådant dåligt system resulterar i dålig och instabil motorsvarv. Felaktig matchning mellan styrutrustning och likströmsmotor är ett vanligt problem. En regulator med lägre effektgräns än likströmsmotorn leder till dålig reglering. Å andra sidan kan en regulator med för hög effektkapacitet leda till höga och instabila strömmar och hastighet. En 1,3 kW likströmsmotor bör kombineras med en regulator av motsvarande effektkapacitet för bästa prestanda. Algoritmer i styrsystem påverkar också varvregleringen. Mer sofistikerade algoritmer kan anpassas till dynamiska hastighetsförändringar som svar på varierande belastning. Styrsystem bör kalibreras direkt, och systemets programvara bör uppdateras om den inte är ny, för att minimera fördröjning i styr-signaler i systemet. Se till att kopplingen mellan regulator och likströmsmotor är åtdragen för att förhindra störningar i signaler eller förlust av ström.