I perioden 18^thårhundre i seg selv, var det utviklingen av DC-motorer. Utviklingen av DC-motorer har forbedret seg mye, og de brukes betydelig i flere bransjer. I begynnelsen av 1800-tallet og med forbedringene som ble gjort i 1832, ble DC-motorer opprinnelig utviklet av den britiske forskeren Sturgeon. Han oppfant den første kommutatortypen av DC-motor der den også har mulighet til å simulere maskiner. Men man kan lure på hva funksjonen til DC-motoren er og hvorfor det er viktig å vite om DC-motorhastighetskontroll. Så, denne artikkelen forklarer klart operasjonen og ulike hastighetskontrollteknikker.

Hva er DC-motor?

En likestrømsmotor drives ved å bruke likestrøm der den transformerer den mottatte elektriske energien til mekanisk energi. Dette utløser en rotasjonsendring i selve enheten og leverer dermed kraft til å betjene forskjellige applikasjoner på flere domener.

DC-motorhastighetskontroll er en av de mest nyttige funksjonene i motoren. Ved å kontrollere motorens hastighet kan du variere motorens hastighet i henhold til kravene og få den nødvendige driften.

Hastighetsreguleringsmekanismen er anvendbar i mange tilfeller som å kontrollere bevegelsen til robotkjøretøyer, bevegelse av motorer i papirfabrikker og bevegelse av motorer i heiser hvor forskjellige typer DC-motorer er brukt.

DC Motors arbeidsprinsipp

En enkel DC-motor fungerer på prinsippet om at når en strømførende leder plasseres i en magnetisk trofast d, den opplever en mekanisk kraft. I en praktisk likestrømsmotor er ankeret den strømførende lederen og feltet gir et magnetfelt.

Når lederen (ankeret) får strøm, produserer den sin egen magnetiske strømning. Den magnetiske strømmen legger seg enten opp til den magnetiske strømmen på grunn av feltviklingene i en retning eller avbryter den magnetiske strømmen på grunn av feltviklinger. Akkumuleringen av magnetisk strøm i en retning sammenlignet med den andre utøver en kraft på lederen, og derfor begynner den å rotere.

I henhold til Faradays lov om elektromagnetisk induksjon produserer lederens roterende virkning en EMF . I følge Lenzs lov har denne EMF en tendens til å motsette seg årsaken, dvs. den medfølgende spenningen. Dermed har en DC-motor en veldig spesiell egenskap ved å justere dreiemomentet i tilfelle varierende belastning på grunn av EMF på baksiden.

Hvorfor DC-hastighetsregulering er viktig?

Hastighetskontroll i maskinen viser en innvirkning på motorens rotasjonshastighet der denne direkte innflytelsen på maskinens funksjonalitet er så viktig for ytelsen og resultatet av ytelsen. På tidspunktet for boringen har alle slags materialer sin egen rotasjonshastighet, og den endres også basert på borestørrelse.

I scenariet pumpeinstallasjoner vil det være en endring i gjennomstrømningshastigheten, og transportbåndet må derfor være synkronisert med enhetens funksjonelle hastighet. Disse faktorene kommer enten direkte eller indirekte avhengig av motorens hastighet. På grunn av dette bør man vurdere likestrømsmotorhastighet og observere forskjellige typer hastighetsreguleringsmetoder.

DC-motorhastighetskontroll utføres enten manuelt av arbeideren eller ved å bruke hvilket som helst automatisk kontrollverktøy. Dette ser ut til å være i kontrast til fartsbegrensning der det må være hastighetsregulering som motarbeider den naturlige variasjonen i hastigheten på grunn av variasjonen i aksellasten.

Prinsippet om hastighetskontroll

Fra figuren ovenfor er spenningsligningen til en enkel DC-motor er

V = Eb + IaRa

V er den tilførte spenningen, Eb er den bakre EMF, Ia er ankerstrømmen, og Ra er ankermotstanden.

Det vet vi allerede

Eb = (PøNZ) / 60A.

P - antall poler,

A - konstant

Z - antall ledere

N- motorens hastighet

Ved å erstatte verdien av Eb i spenningsligningen får vi

V = (PøNZ) / 60A) + IaRa

Eller, V - IaRa = (PøNZ) / 60A

dvs. N = (PZ / 60A) (V - IaRa) / ø

Ovennevnte ligning kan også skrives som:

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

Dette innebærer tre ting:

Motorens hastighet er direkte proporsjonal med forsyningsspenningen.
Motorens hastighet er omvendt proporsjonal med ankerets spenningsfall.
Motorens hastighet er omvendt proporsjonal med strømmen på grunn av feltfunnene

Dermed kan hastigheten til en DC-motor styres på tre måter:

Ved å variere forsyningsspenningen
Ved å variere strømmen, og ved å variere strømmen gjennom feltviklingen
Ved å variere ankerspenningen, og ved å variere ankermotstanden

Flere teknikker for DC Motor Speed Control

Siden det er to typer DC-motorer, vil vi her diskutere de hastighetsregulerende metodene i både DC-serien og shuntmotorer.

DC-motorhastighetskontroll i serietyper

Den kan kategoriseres i to typer, og de er:

“4 til 2 encoder kretsdiagram ”

Armaturstyrt teknikk
Feltkontrollert teknikk

Armaturstyrt teknikk er videre klassifisert i tre typer

Armaturstyrt motstand
Shunted armaturkontroll
Armaturterminal spenning

Armaturstyrt motstand

Denne teknikken brukes mest der reguleringsmotstanden har en seriekobling med motorforsyningens. Bildet nedenfor forklarer dette.

Armaturmotstandskontroll

Effekttapet som skjer i DC-serie motorens styremotstand kan ignoreres fordi denne reguleringsteknikken for det meste brukes i lang tid for å redusere hastigheten på tidspunktet for lysbelastningsscenarier. Det er en kostnadseffektiv teknikk for vedvarende dreiemoment og hovedsakelig implementert i kjøring av kraner, tog og andre kjøretøyer.

Shunted Armature Control

Her vil reostat være i både serie- og shuntforbindelse med ankeret. Det vil være en endring i spenningsnivået som påføres ankeret, og dette varierer ved å endre serien reostat . Mens endringen i eksitasjonsstrøm skjer ved å endre shuntreostat. Denne teknikken for å kontrollere hastighet i DC-motor er ikke så kostbar på grunn av betydelige effekttap i motstander for hastighetsregulering. Hastigheten kan reguleres til en viss grad, men ikke over det normale hastighetsnivået.

Shunted Armature DC Motor Speed Control Method

Armaturens terminalspenning

Hastigheten til en DC-serie motor kan også gjøres gjennom strømforsyning til motoren ved hjelp av en individuell variert forsyningsspenning, men denne tilnærmingen er kostbar og implementeres ikke mye.

Den feltstyrte teknikken er videre klassifisert i to typer:

Field Diverter
Kontroll av tappet felt (Tappet feltkontroll)

Feltavlederteknikk

Denne teknikken bruker en avledere. Flytningshastigheten over feltet kan reduseres ved å skifte en del av motorstrømmen over seriefeltet. Jo mindre motstanden til avlederen er, feltstrømmen er mindre. Denne teknikken brukes i mer enn det normale hastighetsområdet og implementeres på tvers av elektriske stasjoner der hastigheten øker når det er en reduksjon i belastningen.

Field Diverter DC Motor Speed Control

Kontroll av tappet felt

Også her, med redusert strømning, vil hastigheten økes, og den oppnås ved å redusere feltviklingen fra der strømmen finner sted. Her blir antall tappinger i feltviklingen tatt ut, og denne teknikken brukes i elektriske trekk.

Hastighetskontroll av DC Shunt Motor

Den kan kategoriseres i to typer, og de er:

Feltkontrollert teknikk
Armaturstyrt teknikk

Feltkontrollmetode for DC Shunt Motor

I denne metoden varieres den magnetiske strømmen på grunn av feltviklingene for å variere motorens hastighet.

Ettersom magnetstrømmen avhenger av strømmen som strømmer gjennom feltviklingen, kan den varieres ved å variere strømmen gjennom feltviklingen. Dette kan oppnås ved å bruke en variabel motstand i en serie med feltviklingsmotstanden.

Til å begynne med, når den variable motstanden holdes i minimumsposisjon, strømmer merkestrømmen gjennom feltviklingen på grunn av en nominell forsyningsspenning, og som et resultat holdes hastigheten normal. Når motstanden økes gradvis, reduseres strømmen gjennom feltviklingen. Dette reduserer igjen den produserte strømmen. Dermed øker motorens hastighet utover den normale verdien.

Armaturemotstandskontrollmetode for DC shuntmotor

Med denne metoden kan DC-motorens hastighet styres ved å kontrollere ankermotstanden for å kontrollere spenningsfallet over ankeret. Denne metoden bruker også en variabel motstand i serie med ankeret.

Når den variable motstanden når sin minimumsverdi, er ankermotstanden normal, og derfor faller ankerspenningen. Når motstandsverdien gradvis økes, reduseres spenningen over ankeret. Dette fører igjen til en reduksjon i motorens hastighet.

Denne metoden oppnår motorens hastighet under normalområdet.

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

Ward Leonard-teknikken til DC-motorhastighetskontrollkrets er vist som følger:

På bildet ovenfor er M hovedmotoren der hastigheten skal reguleres og G tilsvarer en individuelt eksitert DC-generator der denne drives ved hjelp av en trefasemotor, og den kan være av enten synkron eller induksjonsmotor. Dette mønsteret av likestrømsgenerator og vekselstrømsdrevet motorkombinasjon kalles M-G-sett.

Generatorspenningen varieres ved å endre generatorens feltstrøm. Dette spenningsnivået når det tilføres ankerdelen av DC-motoren og deretter M varieres. For å holde strømmen av motorfeltet konstant, må motorfeltstrømmen holdes som konstant. Når motorhastigheten er regulert, skal ankerstrømmen for motoren være den samme som for nominelt nivå.

Den leverte feltstrømmen vil være forskjellig, slik at spenningsnivået på ankeret varierer fra ‘0’ til det nominelle nivået. Da hastighetsreguleringen tilsvarer merkestrømmen og med den vedvarende feltstrømmen til motoren og feltstrømmen til når nominell hastighet er oppnådd. Og ettersom kraften er et produkt av hastighet og dreiemoment, og den har en direkte proporsjon til hastigheten. Med dette når hastigheten øker, øker hastigheten.

Begge de ovennevnte metodene kan ikke gi hastighetskontroll i det ønskelige området. Videre kan flukskontrollmetoden påvirke kommutering, mens ankerkontrollmetoden innebærer enormt effekttap på grunn av bruken av en motstand i serie med ankeret. Derfor er en annen metode ofte ønskelig - den som styrer forsyningsspenningen for å kontrollere motorhastigheten.

Med Ward Leonard-teknikken oppnås følgelig den justerbare kraftdriften og den konstante dreiemomentverdien fra hastighetsnivået minimalt til nivået på basishastigheten. Feltstrømreguleringsteknikken brukes hovedsakelig når hastighetsnivået er mer enn det til basishastigheten.

Her, i funksjonaliteten, holdes armaturstrømmen på et konstant nivå til den angitte verdien, og spenningsverdien til generatoren holdes på konstant. I en slik metode mottar feltviklingen en fast spenning, og ankeret får en variabel spenning.

En slik teknikk for spenningskontrollmetoden innebærer bruk av et bryterutstyrsmekanisme for å gi ankeren en variabel spenning, og den andre bruker en vekselstrømsmotordrevet generator for å tilveiebringe variabel spenning til ankeret ( Ward-Leonard-systemet ).

De fordeler og ulemper ved avdelingen Leonard metho d er:

Fordelene ved å bruke Ward Leonard-teknikken for DC-hastighetskontroll er som følger:

I begge retninger kan man kontrollere hastigheten på enheten på en jevn måte for et utvidet område
Denne teknikken har egen bremseevne
De etterfølgende reaktive voltampene motvektes gjennom en stasjon, og den ekstremt spente synkronmotoren fungerer som frekvensomformeren, slik at det blir en økning i effektfaktoren
Når det er en blinkende belastning, er drivmotoren den induksjonsmotor har et svinghjul som brukes til å redusere den blinkende belastningen til et minimalt nivå

Ulempene med Ward Leonard-teknikken er:

Som fordi denne teknikken har et sett med motor og generator, er kostnadene mer
Enheten er komplisert å designe og har også tungvekt
Trenger mer plass for installasjon
Krever regelmessig vedlikehold og fundament er ikke kostnadseffektivt
Det vil være store tap, og så reduseres effektiviteten til systemet
Mer støy genereres

Og anvendelse av Ward Leonard-metoden er jevn kontroll av hastigheten i DC-motoren. Noen få eksempler er mineheiser, papirfabrikker, heiser, valsverk og kraner.

Bortsett fra disse to teknikkene, er den mest brukte teknikken hastighetskontroll av likestrømsmotor ved bruk av PWM for å oppnå hastighetskontroll av en DC-motor. PWM innebærer påføring av varierende breddeimpulser til motordriveren for å kontrollere spenningen som påføres motoren. Denne metoden viser seg å være veldig effektiv ettersom effekttapet holdes på et minimum, og det ikke innebærer bruk av komplisert utstyr.

Spenningskontrollmetode

Ovennevnte blokkdiagram representerer et enkelt elektrisk motorhastighetsregulator . Som avbildet i blokkdiagrammet ovenfor brukes en mikrokontroller til å mate PWM-signaler til motordriveren. Motordriveren er en L293D IC som består av H-brokretser for å drive motoren.

PWM oppnås ved å variere impulsene som påføres aktiveringsstiften til motordriveren IC for å kontrollere den påførte spenningen til motoren. Variasjonen av pulser gjøres av mikrokontrolleren, med inngangssignalet fra trykknappene. Her er det gitt to trykknapper, hver for å redusere og øke driftssyklusen til pulser.

Så, denne artikkelen har gitt en detaljert forklaring på forskjellige teknikker for DC-motorhastighetskontroll og hvordan hastighetskontroll er viktigst å bli observert. Det anbefales videre å vite om 12v DC motorhastighetskontrolleren .