I perioden 18^thårhundrede, var der udviklingen af jævnstrømsmotorer. Udviklingen af jævnstrømsmotorer er forbedret bredt, og de anvendes markant i flere industrier. I den tidlige periode af 1800-tallet og med forbedringerne i år 1832 blev DC-motorer oprindeligt udviklet af den britiske forsker Sturgeon. Han opfandt den indledende kommutatortype DC-motor, hvor den også har mulighed for at simulere maskiner. Men man kan undre sig over, hvad DC-motorens funktionalitet er, og hvorfor det er vigtigt at vide om DC-motorhastighedskontrol. Så denne artikel forklarer klart dens drift og forskellige hastighedskontrolteknikker.

Hvad er jævnstrømsmotor?

En jævnstrømsmotor drives ved hjælp af jævnstrøm, hvor den omdanner den modtagne elektriske energi til mekanisk energi. Dette udløser en rotationsændring i selve enheden og leverer således strøm til at betjene forskellige applikationer i flere domæner.

Jævnstrømsmotorhastighedskontrol er en af de mest nyttige funktioner i motoren. Ved at kontrollere motorens hastighed kan du variere motorens hastighed i henhold til kravene og få den nødvendige drift.

Hastighedsreguleringsmekanismen er anvendelig i mange tilfælde som at kontrollere bevægelsen af robotkøretøjer, bevægelse af motorer i papirfabrikker og bevægelse af motorer i elevatorer, hvor forskellige typer jævnstrømsmotorer er brugt.

DC Motors arbejdsprincip

En simpel jævnstrømsmotor fungerer på det princip, at når en strømførende leder placeres i en magnetisk trofast d, den oplever en mekanisk kraft. I en praktisk jævnstrømsmotor er ankeret den strømførende leder, og feltet giver et magnetfelt.

Når lederen (armaturet) forsynes med en strøm, producerer den sin egen magnetiske flux. Den magnetiske flux tilføjer enten den magnetiske flux på grund af feltviklingerne i en retning eller annullerer den magnetiske flux på grund af feltviklinger. Akkumuleringen af magnetisk flux i den ene retning sammenlignet med den anden udøver en kraft på lederen, og derfor begynder den at rotere.

Ifølge Faradays lov om elektromagnetisk induktion frembringer lederens roterende virkning en EMF . I henhold til Lenzs lov har denne EMF tendens til at modsætte sig årsagen, dvs. den leverede spænding. Således har en jævnstrømsmotor en meget speciel egenskab ved at justere drejningsmomentet i tilfælde af varierende belastning på grund af den bageste EMF.

Hvorfor DC-motorhastighedskontrol er vigtig?

Hastighedskontrol i maskinen viser en indvirkning på motorens rotationshastighed, hvor denne direkte indflydelse på maskinens funktionalitet er så vigtig for ydeevnen og resultatet af ydelsen. På tidspunktet for boringen har enhver form for materiale sin egen rotationshastighed, og den ændres også baseret på borestørrelse.

I scenariet med pumpeanlæg vil der være en ændring i gennemstrømningshastigheden, og et transportbånd skal derfor være synkroniseret med enhedens funktionelle hastighed. Disse faktorer kommer er enten direkte eller indirekte afhængige af motorens hastighed. På grund af dette skal man overveje jævnstrømsmotorhastighed og observere forskellige typer hastighedsstyringsmetoder.

Jævnstrømsmotorhastighedskontrol udføres enten manuelt af arbejdstageren eller ved hjælp af ethvert automatisk styringsværktøj. Dette synes at være i modsætning til hastighedsbegrænsning, hvor der skal være hastighedsregulering, der modsætter sig den naturlige variation i hastigheden på grund af variationen i akselbelastningen.

Princippet om hastighedskontrol

Fra ovenstående figur er spændingsligningen af en simpel DC-motor er

V = Eb + IaRa

V er den leverede spænding, Eb er den bageste EMF, Ia er ankerstrømmen, og Ra er ankermodstanden.

Det ved vi allerede

Eb = (PøNZ) / 60A.

P - antal poler,

A - konstant

Z - antal ledere

N- motorens hastighed

Ved at erstatte værdien af Eb i spændingsligningen får vi

V = (PøNZ) / 60A) + IaRa

Eller, V - IaRa = (PøNZ) / 60A

dvs. N = (PZ / 60A) (V - IaRa) / ø

Ovenstående ligning kan også skrives som:

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

Dette indebærer tre ting:

Motorens hastighed er direkte proportional med forsyningsspændingen.
Motorens hastighed er omvendt proportional med ankerets spændingsfald.
Motorens hastighed er omvendt proportional med strømmen på grund af feltresultaterne

Således kan DC-motorens hastighed styres på tre måder:

Ved at variere forsyningsspændingen
Ved at variere strømmen og ved at variere strømmen gennem markviklingen
Ved at variere armaturspændingen og ved at variere armaturmodstanden

Flere teknikker til jævnstrømsmotorhastighedskontrol

Da der er to typer jævnstrømsmotorer, vil vi her diskutere de hastighedsregulerende metoder i både DC-serier og shuntmotorer.

Jævnstrømsmotorhastighedskontrol i serietyper

Det kan kategoriseres i to typer, og de er:

“analog til digital converter billeder ”

Armaturstyret teknik
Markstyret teknik

Den ankerstyrede teknik klassificeres yderligere i tre typer

Armaturstyret modstand
Shunted ankerkontrol
Armaturterminal spænding

Armaturstyret modstand

Denne teknik anvendes mest, hvor reguleringsmodstanden har en serieforbindelse med motorforsyningens. Billedet nedenfor forklarer dette.

Armaturmodstandskontrol

Det effekttab, der sker i DC-seriens motorens styremodstand, kan ignoreres, fordi denne reguleringsteknik for det meste bruges i lang tid for at mindske hastigheden på tidspunktet for lysbelastningsscenarier. Det er en omkostningseffektiv teknik til vedvarende drejningsmoment og hovedsageligt implementeret i kørsel af kraner, tog og andre køretøjer.

Shunted Armature Control

Her vil reostat være i både serie- og shuntforbindelse med ankeret. Der vil være en ændring i spændingsniveauet, der påføres ankeret, og dette varierer ved at ændre serien reostat . Mens ændringen i excitationsstrøm finder sted ved at ændre shuntreostat. Denne teknik til styring af hastighed i jævnstrømsmotor er ikke så dyr på grund af betydelige effekttab i hastighedsreguleringsmodstande. Hastigheden kan reguleres til en vis grad, men ikke over det normale hastighedsniveau.

Shunted Armature DC Motor Speed Control Method

Armaturterminal spænding

Hastigheden på en DC-seriemotor kan også ske gennem strømforsyning til motoren ved hjælp af en individuel varieret forsyningsspænding, men denne tilgang er dyr og implementeres ikke i vid udstrækning.

Den feltstyrede teknik klassificeres yderligere i to typer:

Field Diverter
Kontrol af tappet felt (Tappet feltkontrol)

Feltomlægningsteknik

Denne teknik gør brug af en omledning. Fluxhastigheden, der er over marken, kan reduceres ved at skifte en del af motorstrømmen over seriefeltet. Jo mindre afledningens modstand er, feltstrømmen er mindre. Denne teknik anvendes til mere end det normale hastighedsområde og implementeres på tværs af elektriske drev, hvor hastigheden stiger, når der er et fald i belastningen.

Field Diverter DC Motor Speed Control

Kontrol af udtaget felt

Også her, med reduktionen af flux, øges hastigheden, og den opnås ved at reducere feltviklingens drejninger, hvorfra strømmen finder sted. Her tages antallet af banker i markviklingen ud, og denne teknik bruges i elektriske trækkrafter.

Hastighedskontrol af DC Shunt Motor

Det kan kategoriseres i to typer, og de er:

Markstyret teknik
Armaturstyret teknik

Feltkontrolmetode til DC shuntmotor

I denne metode varieres den magnetiske flux på grund af feltviklingerne for at variere motorens hastighed.

Da den magnetiske flux afhænger af strømmen, der strømmer gennem feltviklingen, kan den varieres ved at variere strømmen gennem feltviklingen. Dette kan opnås ved at bruge en variabel modstand i en serie med feltviklingsmodstanden.

Oprindeligt, når den variable modstand holdes i sin minimale position, strømmer nominel strøm gennem feltviklingen på grund af en nominel forsyningsspænding, og som følge heraf holdes hastigheden normal. Når modstanden øges gradvist, falder strømmen gennem markviklingen. Dette mindsker igen den producerede flux. Således stiger motorens hastighed ud over dens normale værdi.

Armature Resistance Control Method for DC Shunt Motor

Med denne metode kan jævnstrømsmotorens hastighed styres ved at kontrollere ankermodstanden for at kontrollere spændingsfaldet over ankeret. Denne metode bruger også en variabel modstand i serie med ankeret.

Når den variable modstand når sin minimumsværdi, er ankermodstanden normal, og ankerspændingen falder derfor. Når modstandsværdien gradvist øges, falder spændingen over ankeret. Dette fører igen til et fald i motorens hastighed.

Denne metode opnår motorens hastighed under dets normale rækkevidde.

Armature Voltage Control Method for DC Shunt Motor (Ward Leonard Method)

Ward Leonard-teknikken til DC motor hastighed kontrol kredsløb er vist som følger:

På ovenstående billede er M hovedmotoren, hvor dens hastighed skal reguleres, og G svarer til en individuelt ophidset DC-generator, hvor denne drives ved hjælp af en trefasemotor, og den kan være af enten synkron eller induktionsmotor. Dette mønster af DC-generator og AC-drevet motorkombination betegnes som M-G-sæt.

Generatorspændingen varieres ved at ændre generatorens feltstrøm. Dette spændingsniveau varieres, når det tilføres DC-motorens ankerafsnit og derefter M. For at holde strømmen fra motorfeltet konstant skal motorfeltstrømmen opretholdes som konstant. Når motorhastigheden reguleres, skal ankerstrømmen for motoren være den samme som for det nominelle niveau.

Den leverede feltstrøm vil være forskellig, så spændingens ankerniveau varierer fra '0' til det nominelle niveau. Da hastighedsreguleringen svarer til den nominelle strøm og med motorens vedvarende feltstrøm og feltstrømmen, indtil den nominelle hastighed er nået. Og da kraften er et produkt af hastighed og drejningsmoment, og den har en direkte proportion til hastigheden. Med dette, når der er en stigning i kraften, øges hastigheden.

Begge de ovennævnte fremgangsmåder kan ikke tilvejebringe hastighedskontrol i det ønskede område. Desuden kan fluxkontrolmetoden påvirke kommutation, hvorimod ankerstyringsmetoden indebærer enormt effekttab på grund af dets anvendelse af en modstand i serie med ankeret. Derfor er en anden metode ofte ønskelig - den, der styrer forsyningsspændingen for at kontrollere motorhastigheden.

Som følge heraf opnås med Ward Leonard-teknikken det justerbare kraftdrev og den konstante momentværdi fra det minimale hastighedsniveau til basishastighedsniveauet. Markstrømningsreguleringsteknikken anvendes hovedsageligt, når hastighedsniveauet er mere end basishastighedens.

Her i funktionaliteten holdes armaturstrømmen på et konstant niveau ved den specificerede værdi, og generatorens spændingsværdi holdes på konstant. I en sådan metode modtager feltviklingen en fast spænding, og ankeret får en variabel spænding.

En sådan teknik til spændingsstyringsmetode involverer brugen af et koblingsudstyrsmekanisme til at tilvejebringe en variabel spænding til ankeret, og den anden bruger en vekselstrømsmotordrevet generator til at tilvejebringe variabel spænding til ankeret (den Ward-Leonard-systemet ).

Det fordele & ulemper ved afdelingen Leonard metho d er:

Fordelene ved at bruge Ward Leonard-teknikken til DC-motorhastighedskontrol er som følger:

I begge retninger kan man styre enhedens hastighed på en jævn måde i et udvidet område
Denne teknik har iboende bremseevne
De efterfølgende reaktive voltampere modvægtes gennem et drev, og den meget ophidsede synkronmotor fungerer som drevet, så der vil være en stigning i effektfaktoren
Når der er en blinkende belastning, er drivmotoren den induktionsmotor med et svinghjul, der bruges til at mindske den blinkende belastning til et minimalt niveau

Ulemperne ved Ward Leonard-teknikken er:

Som fordi denne teknik har et sæt motor og generator, er omkostningerne mere
Enheden er kompliceret at designe og har også tungvægt
Brug for mere plads til installation
Kræver regelmæssig vedligeholdelse, og fundamentet er ikke omkostningseffektivt
Der vil være enorme tab, og så reduceres systemets effektivitet
Der genereres mere støj

Og anvendelse af Ward Leonard-metoden er jævn styring af hastigheden i jævnstrømsmotoren. Et par af eksemplerne er minehejser, papirfabrikker, elevatorer, valseværker og kraner.

Bortset fra disse to teknikker er den mest anvendte teknik hastighedskontrol af jævnstrømsmotor ved hjælp af PWM for at opnå hastighedskontrol af en jævnstrømsmotor. PWM involverer anvendelse af varierende breddeimpulser til motordriveren for at kontrollere spændingen, der påføres motoren. Denne metode viser sig at være meget effektiv, da effekttabet holdes på et minimum, og det involverer ikke brugen af komplekst udstyr.

Metode til spændingskontrol

Ovenstående blokdiagram repræsenterer et simpelt elektrisk motorhastighedsregulator . Som afbildet i ovenstående blokdiagram bruges en mikrocontroller til at føre PWM-signaler til motordriveren. Motordriveren er en L293D IC, der består af H-brokredsløb til at drive motoren.

PWM opnås ved at variere de impulser, der påføres motorens driver IC's aktiveringsstift for at kontrollere motorens påførte spænding. Variationen af impulser udføres af mikrokontrolleren med indgangssignalet fra trykknapperne. Her er der tilvejebragt to trykknapper, der hver især reducerer og øger pulsenes driftscyklus.

Så denne artikel har givet en detaljeret forklaring af forskellige teknikker til jævnstrømsmotorhastighedskontrol, og hvordan hastighedskontrol er vigtigst at overholde. Det anbefales desuden at vide om 12v jævnstrømshastighedsregulatoren .