Laika posmā no 18thpašā gadsimtā notika līdzstrāvas motoru attīstība. Līdzstrāvas motoru attīstība ir ievērojami uzlabojusies, un tie tiek ievērojami izmantoti vairākās nozarēs. 1800. gadu sākumā un ar uzlabojumiem, kas tika veikti 1832. gadā, līdzstrāvas motorus sākotnēji izstrādāja britu pētnieks Sturgeon. Viņš izgudroja sākotnējo līdzstrāvas motora komutatora tipu, kur tas spēj arī simulēt mašīnas. Bet varētu domāt, kāda ir līdzstrāvas motora funkcionalitāte un kāpēc ir svarīgi zināt par līdzstrāvas motora ātruma kontroli. Tātad, šajā rakstā ir skaidri izskaidrota tā darbība un dažādas ātruma regulēšanas metodes.
Kas ir līdzstrāvas motors?
Līdzstrāvas motoru darbina, izmantojot līdzstrāvu, kur tas pārveido saņemto elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Tas izraisa rotācijas izmaiņas pašā ierīcē, tādējādi nodrošinot enerģiju dažādu lietojumprogrammu darbībai vairākos domēnos.
Līdzstrāvas motora ātruma kontrole ir viena no visnoderīgākajām motora īpašībām. Kontrolējot motora ātrumu, jūs varat mainīt motora ātrumu atbilstoši prasībām un iegūt nepieciešamo darbību.
Ātruma kontroles mehānisms ir piemērojams daudzos gadījumos, piemēram, robotizētu transportlīdzekļu kustības, motoru kustības kontrolēšana papīra rūpnīcās un motoru kustība liftos, kur dažādu veidu līdzstrāvas motori tiek izmantoti.
DC motora darbības princips
Vienkāršs līdzstrāvas motors darbojas pēc principa, ka, ja strāvu vadošs vadītājs tiek ievietots a magnētiski uzticīgs d, tas piedzīvo mehānisku spēku. Praktiskā līdzstrāvas motorā armatūra ir strāvu pārnēsājošs vadītājs, un lauks nodrošina magnētisko lauku.
Kad vadītājs (armatūra) tiek piegādāts ar strāvu, tas rada savu magnētisko plūsmu. Magnētiskā plūsma vai nu summē magnētisko plūsmu lauka tinumu dēļ vienā virzienā, vai arī atceļ magnētisko plūsmu lauka tinumu dēļ. Magnētiskās plūsmas uzkrāšanās vienā virzienā salīdzinājumā ar otru rada spēku uz vadītāju, un tāpēc tā sāk griezties.
Saskaņā ar Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu vadītāja rotējošā darbība rada EML . Šis EML saskaņā ar Lenca likumu mēdz iebilst pret cēloni, t.i., piegādāto spriegumu. Tādējādi līdzstrāvas motoram ir ļoti īpaša iezīme - tā griezes momenta pielāgošana mainīgas slodzes gadījumā aizmugures EMF dēļ.
Kāpēc līdzstrāvas motora ātruma kontrole ir svarīga?
Ātruma kontrole mašīnā parāda ietekmi uz motora griešanās ātrumu, ja šī tiešā ietekme uz mašīnas funkcionalitāti ir tik svarīga veiktspējai un veiktspējas rezultātam. Urbšanas laikā katram materiālam ir savs rotācijas ātrums, un tas mainās, pamatojoties arī uz urbja izmēru.
Sūkņu uzstādīšanas scenārijā mainīsies caurlaides ātrums, un tāpēc konveijera lentei jābūt sinhronizētai ar ierīces funkcionālo ātrumu. Šie faktori ir tieši vai netieši atkarīgi no motora ātruma. Tāpēc jāņem vērā līdzstrāvas motora ātrums un jāievēro dažāda veida ātruma kontroles metodes.
Līdzstrāvas motora ātruma vadību darbinieks veic vai nu manuāli, vai izmantojot jebkuru automātiskās vadības rīku. Šķiet, ka tas ir pretrunā ar ātruma ierobežošanu, kur ir jābūt ātruma regulēšanai, kas vērsta pret ātruma dabisko mainību vārpstas slodzes izmaiņu dēļ.
Ātruma kontroles princips
No iepriekš minētā skaitļa sprieguma vienādojums vienkāršs Līdzstrāvas motors ir
V = Eb + IaRa
V ir piegādātais spriegums, Eb ir aizmugurējais EMF, Ia ir armatūras strāva un Ra ir armatūras pretestība.
Mēs to jau zinām
Eb = (PøNZ) / 60A.
P - stabu skaits,
A - nemainīgs
Z - vadītāju skaits
N- motora ātrums
Aizstājot Eb vērtību sprieguma vienādojumā, mēs iegūstam
V = (PøNZ) / 60A) + IaRa
Vai arī V - IaRa = (PøNZ) / 60A
i., N = (PZ / 60A) (V - IaRa) / ø
Iepriekš minēto vienādojumu var uzrakstīt arī šādi:
N = K (V - IaRa) / ø, K ir konstante
Tas nozīmē trīs lietas:
- Motora ātrums ir tieši proporcionāls barošanas spriegumam.
- Motora ātrums ir apgriezti proporcionāls armatūras sprieguma kritumam.
- Motora ātrums ir apgriezti proporcionāls plūsmai lauka atradumu dēļ
Tādējādi līdzstrāvas motora ātrumu var kontrolēt trīs veidos:
- Mainot barošanas spriegumu
- Mainot plūsmu un mainot strāvu caur lauka tinumu
- Mainot armatūras spriegumu un mainot armatūras pretestību
Vairākas līdzstrāvas motora ātruma kontroles metodes
Tā kā pastāv divu veidu līdzstrāvas motori, šeit mēs skaidri apspriedīsim gan līdzstrāvas sērijas, gan ātruma regulēšanas metodes šunta motori.
Līdzstrāvas motora ātruma kontrole sērijas tipos
To var iedalīt divos veidos, un tie ir:
- Armatūras kontrolēta tehnika
- Lauka kontrolēta tehnika
Armatūras kontrolētā tehnika tiek klasificēta trīs tipos
- Armatūras kontrolēta pretestība
- Manevrēta armatūra
- Armatūras spailes spriegums
Armatūras kontrolēta pretestība
Šo metodi visplašāk izmanto tur, kur regulēšanas pretestībai ir virkne savienojuma ar motora padevi. Zemāk redzamais attēls to izskaidro.
Armatūras pretestības kontrole
Jaudas zudumu, kas notiek līdzstrāvas sērijas motora kontrolējošajā pretestībā, var neņemt vērā, jo šo regulēšanas paņēmienu galvenokārt izmanto ilgu laiku, lai samazinātu ātrumu nelielas slodzes scenāriju laikā. Tas ir rentabls paņēmiens noturīgam griezes momentam un galvenokārt tiek izmantots celtņu, vilcienu un citu transportlīdzekļu vadīšanā.
Manevrēta armatūras vadība
Šeit reostats būs gan sērijveidā, gan manevru savienojumā ar armatūru. Būs izmaiņas sprieguma līmenī, kas tiek piemērots armatūrai, un tas mainās, mainot sēriju reostats . Tā kā ierosmes strāvas izmaiņas notiek, mainot šunta reostatu. Šī ātruma regulēšanas metode līdzstrāvas motorā nav tik dārga, jo ir ievērojami jaudas zudumi ātruma regulēšanas pretestībās. Ātrumu zināmā mērā var regulēt, bet ne virs normāla ātruma līmeņa.
Šunta armatūras līdzstrāvas motora ātruma kontroles metode
Armatūras termināla spriegums
Līdzstrāvas sērijas motora ātrumu var veikt arī, izmantojot motora barošanu, izmantojot individuālu mainīgu barošanas spriegumu, taču šī pieeja ir dārga un netiek plaši ieviesta.
Lauka kontrolētā tehnika tiek turpmāk iedalīta divos veidos:
- Lauku novirzītājs
- Pieskaramā lauka vadība (pieskāriena lauka vadība)
Lauka novirzītāja tehnika
Šī tehnika izmanto novirzītāju. Plūsmas ātrumu, kas atrodas pāri laukam, var samazināt, manevrējot kādu daļu motora strāvas visā sērijas laukā. Jo mazāka ir novirzītāja pretestība, lauka strāva ir mazāka. Šis paņēmiens tiek izmantots vairāk nekā parastajā ātrumu diapazonā, un tiek ieviests elektriskajos piedziņās, kur ātrums palielinās, samazinoties slodzei.
Lauka novirzītāja līdzstrāvas motora ātruma kontrole
Pieskaramā lauka vadība
Arī šeit, samazinot plūsmu, ātrums tiks palielināts, un tas tiek panākts, samazinot lauka tinumu pagriezienus no vietas, kur notiek strāvas plūsma. Šeit lauka tinumā tiek noņemts uzsitienu skaits, un šo paņēmienu izmanto elektriskajos vilcienos.
DC šunta motora ātruma kontrole
To var iedalīt divos veidos, un tie ir:
- Lauka kontrolēta tehnika
- Armatūras kontrolēta tehnika
DC šunta motora lauka vadības metode
Šajā metodē lauka tinumu dēļ magnētiskā plūsma tiek mainīta, lai mainītu motora ātrumu.
Tā kā magnētiskā plūsma ir atkarīga no strāvas, kas plūst caur lauka tinumu, to var mainīt, mainot strāvu caur lauka tinumu. To var panākt, izmantojot mainīgu rezistoru virknē ar lauka tinuma rezistoru.
Sākotnēji, kad mainīgais rezistors tiek turēts minimālajā stāvoklī, nominālā strāva caur lauka tinumu plūst nominālā barošanas sprieguma dēļ, kā rezultātā ātrums tiek uzturēts normālā stāvoklī. Palielinot pretestību pakāpeniski, strāva caur lauka tinumu samazinās. Tas savukārt samazina radīto plūsmu. Tādējādi motora ātrums pārsniedz tā normālo vērtību.
Armatūras pretestības kontroles metode līdzstrāvas šunta motoram
Izmantojot šo metodi, līdzstrāvas motora ātrumu var kontrolēt, kontrolējot armatūras pretestību, lai kontrolētu sprieguma kritumu visā armatūrā. Šī metode izmanto arī mainīgu rezistoru virknē ar armatūru.
Kad mainīgais rezistors sasniedz minimālo vērtību, armatūras pretestība ir normālā, un tāpēc armatūras spriegums samazinās. Kad pretestības vērtība pakāpeniski palielinās, spriegums visā armatūrā samazinās. Tas savukārt noved pie motora ātruma samazināšanās.
Ar šo metodi motora ātrums tiek sasniegts zem tā normālā diapazona.
Armatūras sprieguma kontroles metode līdzstrāvas šunta motoram (Varda Leonarda metode)
Varda Leonarda tehnika Līdzstrāvas motora ātruma vadības ķēde tiek parādīts šādi:
Iepriekš redzamajā attēlā M ir galvenais motors, kur tā ātrums ir jāregulē, un G atbilst individuāli ierosinātam līdzstrāvas ģeneratoram, kur to darbina, izmantojot trīsfāžu motoru, un tas var būt vai nu sinhronais, vai asinhronais motors. Šis līdzstrāvas ģeneratora un maiņstrāvas motora kombinācijas modelis tiek saukts par M-G komplektu.
Ģeneratora spriegums tiek mainīts, mainot ģeneratora lauka strāvu. Šis sprieguma līmenis, ja to nodrošina līdzstrāvas motora armatūras sekcijai un pēc tam M, tiek mainīts. Lai motora lauka plūsma būtu nemainīga, motora lauka strāva ir jāuztur nemainīga. Kad motora apgriezienu skaits ir regulēts, motora armatūras strāvai jābūt vienādai ar nominālo līmeni.
Piegādātā lauka strāva būs atšķirīga, lai armatūras sprieguma līmenis mainītos no ‘0’ līdz nominālajam līmenim. Tā kā ātruma regulēšana atbilst nominālajai strāvai un motora noturīgajai lauka plūsmai un lauka plūsmai līdz brīdim, kad tiek sasniegts nominālais ātrums. Tā kā jauda ir ātruma un griezes momenta reizinājums, un tam ir tieša proporcija ātrumam. Līdz ar to, palielinoties jaudai, ātrums palielinās.
Abas iepriekš minētās metodes nevar nodrošināt ātruma kontroli vēlamajā diapazonā. Turklāt plūsmas kontroles metode var ietekmēt komutāciju, turpretī armatūras vadības metode ir saistīta ar milzīgiem jaudas zudumiem, jo tajā tiek izmantots rezistors virknē ar armatūru. Tāpēc bieži ir vēlama cita metode - tā, kas kontrolē barošanas spriegumu, lai kontrolētu motora ātrumu.
Līdz ar to, izmantojot Varda Leonarda tehniku, regulējamais spēka piedziņa un nemainīgā griezes momenta vērtība tiek iegūta no minimālā ātruma līmeņa līdz bāzes ātruma līmenim. Lauka plūsmas regulēšanas paņēmienu galvenokārt izmanto, ja ātruma līmenis pārsniedz bāzes ātruma līmeni.
Šeit funkcionalitātē armatūras strāva tiek turēta nemainīgā līmenī pie norādītās vērtības un ģeneratora sprieguma vērtība tiek uzturēta nemainīga. Šādā metodē lauka tinums saņem fiksētu spriegumu, un armatūra iegūst mainīgu spriegumu.
Viens šāds sprieguma kontroles metodes paņēmiens ietver sadales mehānisma izmantošanu, lai armatūrai nodrošinātu mainīgu spriegumu, un otrs izmanto maiņstrāvas motoru darbināmu ģeneratoru, lai nodrošinātu armatūru mainīgu spriegumu ( Ward-Leonard sistēma ).
The priekšrocības un trūkumi palātā Leonard metho d ir:
Ward Leonard tehnikas izmantošanas līdzstrāvas motora ātruma kontrolei priekšrocības ir šādas:
- Abos virzienos var vienmērīgi kontrolēt ierīces ātrumu, izmantojot paplašinātu diapazonu
- Šim paņēmienam ir raksturīga bremzēšanas spēja
- Aizmugurējie reaktīvie ampēri tiek līdzsvaroti, izmantojot piedziņu, un intensīvi uzbudinātais sinhronais motors darbojas kā piedziņa, tāpēc palielināsies jaudas koeficients
- Ja mirgo slodze, piedziņas motors ir asinhronais motors ar spararatu, ko izmanto, lai samazinātu mirgojošo slodzi līdz minimālam līmenim
Varda Leonarda tehnikas trūkumi ir:
- Tā kā šai tehnikai ir motora un ģeneratora komplekts, izmaksas ir vairāk
- Ierīces dizains ir sarežģīts, un tai ir arī smagsvars
- Nepieciešama vairāk vietas uzstādīšanai
- Nepieciešama regulāra apkope, un pamats nav rentabls
- Būs milzīgi zaudējumi, un tāpēc sistēmas efektivitāte tiek samazināta
- Tiek radīts lielāks troksnis
Un Varda Leonarda metodes pielietošana ir vienmērīga ātruma regulēšana līdzstrāvas motorā. Daži no piemēriem ir mīnu pacēlāji, papīra dzirnavas, pacēlāji, velmētavas un celtņi.
Papildus šīm divām metodēm visplašāk izmantotā metode ir līdzstrāvas motora ātruma vadība, izmantojot PWM lai panāktu līdzstrāvas motora ātruma kontroli. PWM ietver dažāda platuma impulsu pielietošanu motora vadītājam, lai kontrolētu motoram pielikto spriegumu. Šī metode izrādās ļoti efektīva, jo strāvas zudums tiek samazināts līdz minimumam, un tas nenozīmē nekādas sarežģītas iekārtas izmantošanu.
Sprieguma kontroles metode
Iepriekš minētā blokshēma ir vienkārša elektromotora ātruma regulators . Kā attēlots iepriekšējā blokshēmā, mikrokontrolleru izmanto, lai padotu PWM signālus motora vadītājam. Motora vadītājs ir L293D IC, kas sastāv no H tilta ķēdēm, lai darbinātu motoru.
PWM tiek sasniegts, mainot impulsus, kas tiek iedarbināti uz motora draivera IC iespējošanas tapu, lai kontrolētu motora pielietoto spriegumu. Impulsu variāciju veic mikrokontrolleris ar ievades signālu no spiedpogām. Šeit ir paredzētas divas pogas, katra no tām impulsu darba cikla samazināšanai un palielināšanai.
Tātad, šajā rakstā ir sniegts detalizēts paskaidrojums par dažādām līdzstrāvas motora ātruma vadības metodēm un to, kā vissvarīgāk ir ievērot ātruma kontroli. Turklāt ir ieteicams zināt par 12v līdzstrāvas motora ātruma regulators .
