Jakie są metody kontrolowania prędkości silnika prądu stałego?

Artykuł ten skupi się przede wszystkim na silnikach prądu stałego, a jego celem jest zapewnienie czytelnikom zrozumienia ich charakterystyki i powiązanych informacji.

I. Trzy metody sterowania prędkością silnika prądu stałego

Trzy metody kontrolowania prędkości silnika prądu stałego to:

1. Metoda kontroli prędkości przełączania elektrod: Przełączanie elektrod powoduje zmianę obwodu uzwojenia twornika, zmieniając liczbę par biegunów silnika, zmieniając w ten sposób prędkość silnika. Zaletami tej metody są jej prosta konstrukcja, wysoka niezawodność i niski koszt, ale zakres kontroli prędkości jest stosunkowo mały i ogólnie nadaje się tylko do zastosowań, w których nie jest wymagana-precyzyjna kontrola prędkości.

2. Metoda kontroli prędkości z regulacją napięcia: Zmieniając napięcie zasilania silnika, reguluje się prędkość silnika. Zaletami tej metody jest szeroki zakres regulacji prędkości obrotowej oraz duża dokładność regulacji, jednak wymaga ona dedykowanego regulatora napięcia, co wiąże się ze stosunkowo większymi kosztami.

3. Metoda kontroli prędkości PWM: Zmieniając cykl pracy silnika, kontrolowana jest prędkość silnika. Wejściowe napięcie prądu stałego jest przekształcane na sygnał impulsowy, a średnia wartość napięcia silnika jest kontrolowana poprzez kontrolowanie cyklu pracy impulsu, uzyskując w ten sposób regulację prędkości silnika. Metoda ta oferuje szeroki zakres kontroli prędkości i wysoką dokładność, ale wymaga dedykowanego kontrolera prędkości PWM, co skutkuje stosunkowo wyższymi kosztami. Jednocześnie sterowanie prędkością PWM generuje-szum o wysokiej częstotliwości i zakłócenia elektromagnetyczne, wymagające odpowiednich środków w celu ich stłumienia. Podstawowa zasada modulacji szerokości impulsu (PWM): Metoda sterowania polega na sterowaniu włączaniem-wyłączania urządzeń przełączających obwodu falownika w celu uzyskania na wyjściu serii impulsów o jednakowej amplitudzie. Impulsy te służą do zastąpienia fali sinusoidalnej lub wymaganego kształtu fali. Oznacza to, że w połowie cyklu przebiegu wyjściowego generowanych jest wiele impulsów, tak że równoważne napięcie każdego impulsu jest falą sinusoidalną, co skutkuje gładkim sygnałem wyjściowym z mniejszą-harmonicznymi niskiego rzędu.

Modulując szerokość każdego impulsu zgodnie z pewnymi zasadami, można zmieniać wielkość napięcia wyjściowego obwodu falownika, a także zmieniać częstotliwość wyjściową.

Na przykład, jeśli sinusoidalny półfala- zostanie podzielony na N równych części, sinusoidalną półfalę można uznać za przebieg złożony z N połączonych ze sobą impulsów. Impulsy te mają równą szerokość, wszystkie równe π/n, ale nierówną amplitudę, a góra każdego impulsu nie jest poziomą linią prostą, ale krzywą, przy czym amplituda każdego impulsu zmienia się zgodnie z prawem sinusoidalnym. Jeśli powyższą sekwencję impulsów zastąpi się równą liczbą prostokątnych impulsów o równej amplitudzie, ale różnej szerokości, tak że punkt środkowy każdego prostokątnego impulsu pokrywa się ze środkiem odpowiedniego odcinka sinusoidalnego, a powierzchnia (tj. impuls) każdego prostokątnego impulsu jest równa powierzchni odpowiadającego mu odcinka sinusoidalnego, uzyskuje się sekwencję impulsów, która jest kształtem fali PWM. Można zauważyć, że szerokość każdego impulsu zmienia się zgodnie z przebiegiem sinusoidalnym.

W oparciu o zasadę równego impulsu skutkującego równym efektem, kształt fali PWM i półfala sinusoidalna są równoważne. Przebieg PWM dla ujemnej połowy-cyklu fali sinusoidalnej można uzyskać za pomocą tej samej metody. W przebiegu PWM amplituda każdego impulsu jest równa. Aby zmienić amplitudę równoważnej wyjściowej fali sinusoidalnej, wystarczy zmienić szerokość każdego impulsu o ten sam współczynnik skalowania. Dlatego w przetwornicach AC-DC-AC amplituda napięcia impulsowego wyjściowego przez obwód falownika PWM jest amplitudą napięcia po stronie prądu stałego.

II. Konserwacja komutatorów silników prądu stałego

(1) Powierzchnia komutatora powinna być gładka i mieć jednolitą, ciemnobrązową, błyszczącą warstwę tlenku. Jeżeli powierzchnia komutatora jest zanieczyszczona proszkiem węglowym lub olejem, należy ją oczyścić dmuchawą lub przetrzeć miękką szmatką zwilżoną alkoholem dla zapewnienia czystości.

(2) Jeżeli powierzchnia komutatora wykazuje oznaki zużycia, takie jak nadmierne iskrzenie, szorstkość, nierówności lub spalanie, silnik należy zatrzymać. Powierzchnię należy wypolerować drobnym papierem ściernym o gradacji „0”, aby-odtworzyć warstwę tlenku. Jeśli powierzchnia komutatora jest nadmiernie chropowata, nierówna lub wykazuje znaczne zużycie, należy-ponownie poddać komutator obróbce. Podczas obróbki końcówki uzwojeń twornika i zaczepy łączące należy przykryć papierem, aby zapobiec przedostawaniu się wiórów metalowych. Prędkość skrawania powinna wynosić 2 metry na sekundę, a głębokość skrawania i posuw nie powinny przekraczać 0,1 mm. Po obróbce segmenty komutatora należy sfazować, a w razie potrzeby mikę pomiędzy segmentami należy podciąć, aby mika nie wystawała ponad segmenty komutatora.

(3) Sprawdź, czy rowki miki są czyste, a krawędzie segmentów komutatora powinny być gładkie i wolne od zadziorów.

(4) Dbając o jakość powierzchni komutatora, należy także podczas codziennej eksploatacji uważnie obserwować i monitorować iskry komutacyjne. Zwykle punktowe lub ziarniste iskry są rzadkie i równomiernie rozmieszczone na większości szczotek, co uważa się za normalne iskrzenie komutacyjne. Jednakże trzaskanie, kule ognia lub rozpryskujące się iskry są uważane za szkodliwe. Kiedy pojawią się iskry-w kształcie pierścienia, silnik nie powinien dalej pracować.