Lär dig om de viktiga sätten för DC-motorvarvtalsreglering

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





Under perioden 18thsjälva århundradet, var det utvecklingen av likströmsmotorer. Utvecklingen av likströmsmotorer har förbättrats i stor utsträckning och de används avsevärt i flera branscher. I början av 1800-talet och med förbättringarna som gjordes år 1832 utvecklades DC-motorer initialt av den brittiska forskaren Sturgeon. Han uppfann den första kommutatortypen av likströmsmotor där den har förmågan att simulera maskiner också. Men man kan undra vad DC-motorns funktionalitet är och varför det är viktigt att veta om DC-motorvarvtalsreglering. Så den här artikeln förklarar tydligt dess funktion och olika hastighetskontrolltekniker.

Vad är likströmsmotor?

En likströmsmotor drivs med likström där den omvandlar den mottagna elektriska energin till mekanisk energi. Detta utlöser en rotationsförändring i själva enheten och levererar således kraft för att driva olika applikationer inom flera domäner.




DC-motorvarvtalsreglering är en av de mest användbara funktionerna i motorn. Genom att styra motorns hastighet kan du variera motorns hastighet enligt kraven och få önskad funktion.

Hastighetsreglermekanismen är tillämplig i många fall som att kontrollera rörelsen hos robotfordon, motorrörelser i pappersbruk och motorernas rörelse i hissar där olika typer av likströmsmotorer används.



DC Motors arbetsprincip

En enkel likströmsmotor fungerar på principen att när en strömförande ledare placeras i en magnetisk trogen d, det upplever en mekanisk kraft. I en praktisk likströmsmotor är ankaret den strömförande ledaren och fältet ger ett magnetfält.

När ledaren (ankaret) försörjs med en ström producerar den sitt eget magnetiska flöde. Det magnetiska flödet antingen lägger till det magnetiska flödet på grund av fältlindningarna i en riktning eller avbryter magnetflödet på grund av fältlindningar. Ansamlingen av magnetiskt flöde i en riktning jämfört med den andra utövar en kraft på ledaren och därför börjar den rotera.


Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion ger ledarens roterande verkan en EMF . Denna EMF, enligt Lenzs lag, tenderar att motsätta sig orsaken, dvs. den levererade spänningen. Således har en likströmsmotor en mycket speciell egenskap att justera sitt vridmoment vid varierande belastning på grund av den bakre EMF.

Varför DC-motorhastighetskontroll är viktigt?

Hastighetskontroll i maskinen visar en inverkan på motorns rotationshastighet där detta direkta inflytande på maskinens funktionalitet och är så viktigt för prestanda och resultat av prestanda. Vid tidpunkten för borrning har varje typ av material sin egen rotationshastighet och det ändras också baserat på borrstorlek.

I scenariot med pumpinstallationer kommer det att ske en förändring i genomströmningshastigheten och därför måste ett transportband vara synkroniserat med enhetens funktionshastighet. Dessa faktorer kommer är antingen direkt eller indirekt beroende av motorns hastighet. På grund av detta bör man överväga likströmsmotorhastighet och observera olika typer av hastighetsregleringsmetoder.

DC-motorvarvtalsreglering görs antingen manuellt av arbetaren eller med hjälp av något automatiskt styrverktyg. Detta verkar vara i kontrast till hastighetsbegränsning där det måste finnas hastighetsreglering som motsätter sig den naturliga variationen i hastigheten på grund av variationen i axellasten.

Principen för hastighetskontroll

Från ovanstående figur, spänningsekvationen för en enkel likströmsmotor är

V = Eb + IaRa

V är den tillförda spänningen, Eb är bakre EMF, Ia är ankarströmmen och Ra är ankarresistansen.

Det vet vi redan

Eb = (PøNZ) / 60A.

P - antal poler,

A - konstant

Z - antal ledare

N- motorns hastighet

Att ersätta värdet på Eb i spänningsekvationen får vi

V = (PøNZ) / 60A) + IaRa

Eller, V - IaRa = (PøNZ) / 60A

dvs. N = (PZ / 60A) (V - IaRa) / ø

Ovanstående ekvation kan också skrivas som:

N = K (V - IaRa) / ø, K är en konstant

Detta innebär tre saker:

  1. Motorns hastighet är direkt proportionell mot matningsspänningen.
  2. Motorns hastighet är omvänt proportionell mot ankarets spänningsfall.
  3. Motorns hastighet är omvänt proportionell mot flödet på grund av fältresultaten

Således kan hastigheten på en likströmsmotor styras på tre sätt:

  • Genom att variera matningsspänningen
  • Genom att variera flödet och genom att variera strömmen genom fältlindningen
  • Genom att variera armaturspänningen och genom att variera armaturmotståndet

Flera tekniker för DC-motorhastighetskontroll

Eftersom det finns två typer av likströmsmotorer kommer vi här tydligt att diskutera varvtalsregleringsmetoderna för både likströmsserier och shuntmotorer.

DC-motorvarvtalsreglering i serietyper

Det kan kategoriseras i två typer och de är:

  • Armaturstyrd teknik
  • Fältstyrd teknik

Den ankarstyrda tekniken klassificeras vidare i tre typer

  • Ankarstyrt motstånd
  • Shunted armaturkontroll
  • Ankaranslutningsspänning

Armaturstyrd motstånd

Denna teknik används mest där regleringsmotståndet har en seriekoppling med motorförsörjningens. Nedanstående bild förklarar detta.

Armaturmotståndskontroll

Armaturmotståndskontroll

Effektförlusten som inträffar i DC-seriens motorns styrmotstånd kan ignoreras eftersom denna regleringsteknik oftast används under en lång period för att minska hastigheten vid tidpunkten för ljusbelastningsscenarier. Det är en kostnadseffektiv teknik för ihållande vridmoment och främst implementerad i körning av kranar, tåg och andra fordon.

Shunted Armature Control

Här kommer reostaten att vara i både serie- och växlingsförbindelse med ankaret. Det kommer att ske en förändring i spänningsnivån som anbringas på ankaret och detta varierar genom att ändra serien reostat . Medan förändringen i exciteringsström sker genom att ändra shuntreostaten. Denna teknik för styrning av hastighet i likströmsmotor är inte så kostsam på grund av betydande effektförluster i varvtalsregleringsmotstånd. Hastigheten kan regleras i viss utsträckning men inte över den normala hastighetsnivån.

Shunted Armature DC Motor Speed ​​Control Method

Shunted Armature DC Motor Speed ​​Control Method

Ankaranslutningsspänning

Hastigheten hos en DC-serie-motor kan också göras genom strömförsörjning till motorn med en individuell varierad matningsspänning, men detta tillvägagångssätt är kostsamt och genomförs inte i stor utsträckning.

Den fältstyrda tekniken klassificeras vidare i två typer:

  • Fältavledare
  • Styrning av tappat fält (Tapped field control)

Fältavledare teknik

Denna teknik använder en avledare. Flödeshastigheten som är över fältet kan minskas genom att växla en del av motorströmmen över seriefältet. Ju mindre avledarens motstånd är, fältströmmen är mindre. Denna teknik används för mer än det normala hastighetsområdet och implementeras över elektriska drivenheter där hastigheten ökar när belastningen minskar.

Field Diverter DC Motor Speed ​​Control

Field Diverter DC Motor Speed ​​Control

Kontroll av tappat fält

Även här, med minskningen av flödet, kommer hastigheten att ökas och det åstadkommes genom att reducera fältlindningsvarv från varifrån strömmen sker. Här tas antalet knackningar i fältlindningen ut och denna teknik används i elektriska dragkrafter.

Hastighetskontroll av DC Shunt Motor

Det kan kategoriseras i två typer och de är:

  • Fältstyrd teknik
  • Armaturstyrd teknik

Fältkontrollmetod för DC Shunt Motor

I denna metod varieras magnetflödet på grund av fältlindningarna för att variera motorns hastighet.

Eftersom magnetflödet beror på strömmen som strömmar genom fältlindningen kan det varieras genom att variera strömmen genom fältlindningen. Detta kan uppnås genom att använda ett variabelt motstånd i serie med fältlindningsmotståndet.

Inledningsvis, när det variabla motståndet hålls i sitt minsta läge, flödar märkströmmen genom fältlindningen på grund av en nominell matningsspänning, och som ett resultat hålls hastigheten normal. När motståndet ökas gradvis minskar strömmen genom fältlindningen. Detta i sin tur minskar det producerade flödet. Således ökar motorns hastighet utöver dess normala värde.

Armaturmotståndskontrollmetod för DC-shuntmotor

Med denna metod kan DC-motorns hastighet styras genom att kontrollera armaturmotståndet för att kontrollera spänningsfallet över ankaret. Denna metod använder också ett variabelt motstånd i serie med ankaret.

När det variabla motståndet når sitt minimivärde är armaturmotståndet normalt och därför sjunker ankarspänningen. När motståndsvärdet gradvis ökas minskar spänningen över ankaret. Detta leder i sin tur till en minskning av motorns hastighet.

Denna metod uppnår motorns hastighet under sitt normala intervall.

Armaturspänningsstyrningsmetod för DC-shuntmotor (Ward Leonard-metod)

Ward Leonard-tekniken från DC-motorhastighetskontrollkrets visas enligt följande:

I bilden ovan är M huvudmotorn där dess hastighet ska regleras och G motsvarar en individuellt exciterad likströmsgenerator där denna drivs med användning av en trefasmotor och den kan vara antingen synkron eller induktionsmotor. Detta mönster av likströmsgenerator och växelströmsdriven motorkombination kallas M-G-uppsättning.

Generatorspänningen varieras genom att ändra generatorns fältström. Denna spänningsnivå varieras när den förs till DC-motorns ankarparti och sedan M. För att hålla flödet av motorfältet konstant måste motorfältströmmen hållas konstant. När motorhastigheten regleras, ska armaturströmmen för motorn vara densamma som den för nominell nivå.

Den levererade fältströmmen kommer att vara annorlunda så att ankarnivån på spänningen varierar från '0' till den nominella nivån. Eftersom varvtalsregleringen motsvarar märkströmmen och med det ihållande fältflödet hos motorn och fältflödet tills när märkhastigheten uppnås. Och eftersom kraften är en produkt av hastighet och vridmoment och den har en direkt proportion till hastigheten. När detta ökar kraften ökar hastigheten.

Båda de ovan nämnda metoderna kan inte tillhandahålla hastighetskontroll inom det önskvärda området. Dessutom kan flödeskontrollmetoden påverka pendlingen, medan ankarstyrningsmetoden innebär enorm effektförlust på grund av dess användning av ett motstånd i serie med ankaret. Därför är en annan metod ofta önskvärd - den som styr matningsspänningen för att kontrollera motorhastigheten.

Följaktligen, med Ward Leonard-tekniken, förvärvas den justerbara drivmotorn och det konstanta vridmomentvärdet från hastighetsnivån minimal till bashastighetsnivån. Fältflödesregleringstekniken används främst när hastighetsnivån är högre än bashastighetens.

Här i funktionaliteten hålls ankarströmmen på en konstant nivå vid det angivna värdet och generatorns spänningsvärde hålls på konstant. I en sådan metod får fältlindningen en fast spänning och ankaret får en variabel spänning.

En sådan teknik för spänningsstyrningsmetoden involverar användningen av en kopplingsutrustningsmekanism för att tillhandahålla en variabel spänning till ankaret, och den andra använder en växelströmsmotordriven generator för att tillhandahålla variabel spänning till ankaret ( Ward-Leonard-systemet ).

De fördelar och nackdelar med avdelningen Leonard metho d är:

Fördelarna med att använda Ward Leonard-tekniken för DC-motorvarvtalsreglering är följande:

  • I båda riktningarna kan man styra enhetens hastighet på ett smidigt sätt under ett utökat intervall
  • Denna teknik har inneboende bromsförmåga
  • De efterföljande reaktiva volt-amperena motverkas genom en frekvensomriktare och den kraftigt upphetsade synkronmotorn fungerar som frekvensomriktaren så att det blir ett steg i effektfaktorn
  • När det finns en blinkande belastning är drivmotorn den induktionsmotor med ett svänghjul som används för att minska den blinkande belastningen till en minimal nivå

Nackdelarna med Ward Leonard-tekniken är:

  • Eftersom den här tekniken har en uppsättning motor och generator är kostnaden högre
  • Enheten är komplicerad att designa och har också tung vikt
  • Behöver mer utrymme för installation
  • Kräver regelbundet underhåll och grunden är inte kostnadseffektiv
  • Det kommer att bli enorma förluster och så minskar systemets effektivitet
  • Mer buller genereras

Och den tillämpning av Ward Leonard-metoden är smidig kontroll av hastigheten i likströmsmotorn. Några av exemplen är minhissar, pappersbruk, hissar, valsverk och kranar.

Bortsett från dessa två tekniker är den mest använda tekniken hastighetskontroll av likströmsmotor med PWM för att uppnå hastighetskontroll av en likströmsmotor. PWM involverar appliceringen av varierande breddpulser på motorföraren för att styra spänningen som appliceras på motorn. Denna metod visar sig vara mycket effektiv eftersom strömförlusten hålls på ett minimum, och det innebär inte användning av någon komplex utrustning.

Spänningsstyrningsmetod

Spänningsstyrningsmetod

Ovanstående blockschema representerar ett enkelt elmotorhastighetsregulator . Såsom visas i ovanstående blockschema används en mikrokontroller för att mata PWM-signaler till motorföraren. Motordrivrutinen är en L293D IC som består av H-bryggkretsar för att driva motorn.

PWM uppnås genom att variera de pulser som appliceras på aktiveringsstiftet för motorföraren IC för att styra motorns applicerade spänning. Variationen av pulser görs av mikrokontrollern, med insignalen från tryckknapparna. Här tillhandahålls två tryckknappar, var och en för att minska och öka arbetscykeln för pulser.

Så, den här artikeln har gett en detaljerad förklaring av olika tekniker för likströmsmotorhastighetskontroll och hur hastighetskontroll är viktigast att observeras. Det rekommenderas dessutom att veta om 12V likströmshastighetsregulator .