Які фактори впливають на регулювання швидкості двигуна постійного струму?

Стабільність напруги та струму джерела живлення

Стабільність напруги та струму джерела живлення є критичною для регулювання швидкості двигуна постійного струму. Двигун постійного струму має джерело живлення, яке забезпечує енергію двигуну та напругу. Для окремо збудного двигуна постійного струму швидкість приблизно пропорційна напрузі якоря за умови постійного збудного струму. Якщо напруга джерела живлення нестабільна, швидкість двигуна постійного струму також буде нестабільною, що робить неможливим досягнення стабільного обертання. Наприклад, при падінні робочої напруги на 10%, швидкість двигуна постійного струму знизиться пропорційно, що вплине на обладнання, яке приводиться в рух цим двигуном. Крім того, двигун постійного струму не зможе забезпечити потужність під час регулювання швидкості (налаштування швидкості), якщо струм недостатній через брак потужності, особливо в умовах навантаження. Щоб запобігти цьому, слід використовувати якісне стабілізоване джерело живлення. Крім того, він має відповідати номінальній напрузі та струму двигуна постійного струму. Вихід джерела живлення слід регулярно перевіряти за допомогою мультиметра, щоб уникнути нестабільності швидкості через проблеми з джерелом живлення.

Збуджувальний струм і сила магнітних полів

Збуджувальний струм є найважливішим чинником, що впливає на силу магнітного поля постійного струму. Цей чинник також має велике значення для регулювання швидкості. У випадку з паралельним обмотуванням постійного струму, зменшення збуджувального струму призводить до послаблення магнітного поля — що в межах безпечного діапазону збільшує швидкість двигуна. Навпаки, збільшення збуджувального струму посилює магнітне поле і, відповідно, зменшує швидкість. Крім того, надто малий збуджувальний струм може настільки послабити магнітне поле, що двигун постійного струму може «йти в розбій», тобто швидкість двигуна перевищить безпечний ліміт, що призведе до серйозних пошкоджень. З іншого боку, надмірна величина збуджувального струму збільшує втрати в сталі, а отже, і нагрівання, що негативно впливає на ефективність та термін служби двигуна постійного струму. Найкращим способом забезпечити плавне регулювання швидкості є використання регулятора струму. Обов’язковою є перевірка обмотки збудження перед запуском (щоб виявити пошкодження або коротке замикання в обмотці збудження). Якщо виникло часткове коротке замикання в обмотці збудження, регулювання швидкості негативно порушується (тобто стає нерівномірним), оскільки магнітне поле також стає неоднорідним.

Розмір вантажу та тип завантаження

Тип і розмір навантаження безпосередньо впливає на продуктивність двигуна постійного струму та його здатність регулювати швидкість. Кожен двигун має максимальну межу навантаження, і коли навантаження, що докладається до двигуна, змінюється, швидкість буде коливатися. Якщо навантаження занадто велике, двигун постійного струму повинен створювати більший обертовий момент, щоб зберегти обертання. Це, ймовірно, призведе до значного зниження швидкості, навіть якщо напруга/струм збудження будуть скориговані. Наприклад, коли двигун постійного струму приводить у дію стрічковий конвеєр, і кількість предметів, що транспортуються, раптово зростає, двигун сповільниться. Існують також різні типи навантажень, які впливають на можливість регулювання швидкості. Наприклад, навантаження з постійним обертовим моментом (наприклад, підйомники) вимагають, щоб двигун постійного струму зберігав постійний момент навіть за зміни швидкості. Навпаки, змінні за моментом навантаження (наприклад, вентилятори) — це тип навантаження, при якому момент обертання пов'язаний із швидкістю. Під час вибору двигуна постійного струму переконайтеся, що двигун підходить для конкретного типу очікуваного навантаження. Наприклад, двигун із недостатнім обертовим моментом призведе до великого навантаження, що спричинить погане регулювання швидкості. Нарешті, під час роботи двигуна постійного струму не слід раптово накладати великі зміни навантаження. Це погано, оскільки призведе до того, що двигун постійно змінюватиме та переналагоджуватиме свої параметри виходу. Це призведе до поганої та нестабільної кутової швидкості, а також спричинить значний знос.

Параметри конструкції двигуна та якість компонентів

Якість двигуна та його параметри є важливими для стабільного регулювання швидкості. Кілька складових впливають на реакцію двигуна при регулюванні швидкості: опір якоря, кількість витків обмотки та інерція ротора. Коли постійний струм (dc) двигун має менший опір якоря, втрата напруги зменшується, і регулювання швидкості стає більш чутливим та точним. Кількість витків обмотки також впливає на зворотну ЕРС двигуна. Якщо обмотка недостатня, зворотна ЕРС не буде стабільною, і швидкість також не буде стабільною. Величина інерції ротора теж має велике значення. Двигуни постійного струму з меншою інерцією ротора можуть прискорюватися або уповільнюватися швидше, що більше покращує регулювання швидкості. Якість компонентів теж дуже важлива. Більший знос підшипників означає більше тертя, що призводить до більшої енергозатрати двигуна і ускладнює регулювання швидкості. Зростає ймовірність поганого контакту, що призводить до поганих комутаторів і, як наслідок, до поганих переходів між швидкостями. Тому необхідно вибирати двигуни постійного струму, що відрізняються високоточною виготовленням, і регулярно перевіряти основні компоненти. Замінюйте зношені підшипники, тримайте комутатори чистими і недоміреними, і забезпечте повну наявність обмоток.

Ступінь відповідності для систем керування та регулювання швидкості

Ступінь відповідності та система керування (наприклад, регулятор змінної частоти або ШІМ-контролер) визначають, наскільки добре система регулює постійні двигуни. Вихідні сигнали системи керування повинні бути високими, стабільними та відповідати вхідним сигналам керування. Сигнали керування повинні змінюватися відповідно до двигуна. Погані системи керування можуть мати повільні вихідні сигнали та повільну реакцію. Така погана система призводить до поганої та нестабільної швидкості двигуна. Невідповідність контролера постійному двигуну є поширеною проблемою. Контролер з нижчими межами потужності, ніж постійний двигун, призводить до поганого керування. З іншого боку, контролер із занадто високим діапазоном потужності може призвести до високих і нестабільних струмів та швидкості. Двигун постійного струму 1,3 кВт повинен бути підібраний до контролера з подібною потужністю для найкращої продуктивності. Алгоритми системи керування також впливають на регулювання швидкості. Більш складні алгоритми можуть компенувати динамічні зміни швидкості відповідно до змінного навантаження. Системи керування повинні бути безпосередньо калібровані, а програмне забезпечення системи оновлене, якщо вона не нова, щоб мінімізувати затримку сигналів керування в системі. Перевірте, що проводка між контролером та двигуном постійного струму щільно затягнута, щоб запобігти перешкодам у сигналах або втраті струму.