În perioada celor 18aîn secolul însuși, a existat evoluția motoarelor de curent continuu. Dezvoltarea motoarelor de curent continuu sa îmbunătățit pe scară largă și sunt aplicate în mod semnificativ în mai multe industrii. La începutul perioadei anilor 1800 și cu îmbunătățirile aduse în anul 1832, motoarele de curent continuu au fost inițial dezvoltate de cercetătorul britanic Sturgeon. El a inventat tipul de comutator inițial al motorului de curent continuu, unde are capacitatea de a simula și utilaje. Dar s-ar putea întreba care este funcționalitatea motorului de curent continuu și de ce este important să știți despre controlul vitezei motorului de curent continuu. Deci, acest articol explică în mod clar funcționarea sa și diverse tehnici de control al vitezei.
Ce este motorul DC?
Un motor de curent continuu este acționat folosind curent continuu unde transformă energia electrică recepționată în energie mecanică. Acest lucru declanșează o schimbare de rotație a dispozitivului în sine, oferind astfel puterea de a opera diverse aplicații în mai multe domenii.
Controlul vitezei motorului DC este una dintre cele mai utile caracteristici ale motorului. Prin controlul turației motorului, puteți varia turația motorului în funcție de cerințe și puteți obține funcționarea necesară.
Mecanismul de control al vitezei este aplicabil în multe cazuri, cum ar fi controlul mișcării vehiculelor robotizate, mișcarea motoarelor în fabricile de hârtie și mișcarea motoarelor în ascensoare unde diferite tipuri de motoare de curent continuu sunt folosite.
Principiul de lucru al DC Motor
Un motor simplu DC funcționează pe principiul că, atunci când un conductor care transportă curent este plasat într-un credincios magnetic d, experimentează o forță mecanică. Într-un motor DC practic, armătura este conductorul care transportă curentul și câmpul oferă un câmp magnetic.
Când conductorul (armătura) este alimentat cu un curent, acesta produce propriul său flux magnetic. Fluxul magnetic fie se adaugă fluxului magnetic datorat înfășurărilor de câmp într-o singură direcție, fie anulează fluxul magnetic datorat înfășurărilor de câmp. Acumularea fluxului magnetic într-o direcție comparativ cu cealaltă exercită o forță asupra conductorului și, prin urmare, începe să se rotească.
Conform legii Faraday a inducției electromagnetice, acțiunea de rotație a conductorului produce un CEM . Acest EMF, conform legii lui Lenz, tinde să se opună cauzei, adică tensiunii furnizate. Astfel, un motor de curent continuu are o caracteristică foarte specială de a-și regla cuplul în caz de sarcină variabilă din cauza EMF din spate.
De ce este importantă controlul vitezei motorului continuu?
Controlul vitezei în mașină arată un impact asupra vitezei de rotație a motorului, unde această influență directă asupra funcționalității mașinii și este atât de importantă pentru performanța și rezultatul performanței. În momentul găuririi, orice tip de material are propria viteză de rotație și se schimbă și în funcție de dimensiunea burghiului.
În scenariul instalațiilor de pompare, va exista o schimbare a vitezei de transfer și, prin urmare, o bandă transportoare trebuie să fie sincronizată cu viteza funcțională a dispozitivului. Acești factori sunt dependenți, direct sau indirect, de viteza motorului. Din această cauză, ar trebui să se ia în considerare viteza motorului de curent continuu și să se respecte diferite tipuri de metode de control al vitezei.
Controlul vitezei motorului continuu se face fie manual de către lucrător, fie utilizând orice instrument de control automat. Acest lucru pare să fie în contrast cu limitarea vitezei, unde trebuie să existe o reglare a vitezei care să se opună variației naturale a vitezei din cauza variației sarcinii arborelui.
Principiul controlului vitezei
Din figura de mai sus, ecuația de tensiune a unui simplu Motor DC este
V = Eb + IaRa
V este tensiunea furnizată, Eb este EMF din spate, Ia este curentul armăturii și Ra este rezistența armăturii.
Știm deja asta
Eb = (PøNZ) / 60A.
P - numărul de poli,
A - constantă
Z - numărul de conductori
N- viteza motorului
Înlocuind valoarea lui Eb în ecuația tensiunii, obținem
V = (PøNZ) / 60A) + IaRa
Sau, V - IaRa = (PøNZ) / 60A
adică N = (PZ / 60A) (V - IaRa) / ø
Ecuația de mai sus poate fi scrisă și ca:
N = K (V - IaRa) / ø, K este o constantă
Aceasta implică trei lucruri:
- Viteza motorului este direct proporțională cu tensiunea de alimentare.
- Viteza motorului este invers proporțională cu căderea de tensiune a armăturii.
- Viteza motorului este invers proporțională cu fluxul datorat rezultatelor câmpului
Astfel, viteza unui motor DC poate fi controlată în trei moduri:
- Prin variația tensiunii de alimentare
- Prin variația fluxului și prin variația curentului prin înfășurarea câmpului
- Prin variația tensiunii armăturii și prin variația rezistenței armăturii
Tehnici multiple de control al vitezei motorului continuu
Deoarece există două tipuri de motoare de curent continuu, aici vom discuta în mod clar metodele de control al vitezei atât din seria DC cât și motorii de manevră.
Controlul vitezei motorului DC în tipuri de serie
Poate fi clasificat în două tipuri și acestea sunt:
- Tehnica controlată a armăturii
- Tehnica controlată pe teren
Tehnica controlată a armăturii este în continuare clasificată în trei tipuri
- Rezistența controlată de armătură
- Controlul armăturii manevrate
- Tensiunea terminalului armăturii
Rezistența controlată a armăturii
Această tehnică este utilizată cel mai mult în cazul în care rezistența de reglare are o conexiune în serie cu cea a alimentării cu motor. Imaginea de mai jos explică acest lucru.
Controlul rezistenței la armătură
Pierderea de putere care se întâmplă în rezistența de control a motorului din seria DC poate fi ignorată, deoarece această tehnică de reglare este utilizată mai ales o perioadă lungă de timp pentru a reduce viteza în momentul scenariilor de încărcare a luminii. Este o tehnică rentabilă pentru cuplul persistent și implementată în principal la conducerea macaralelor, trenurilor și a altor vehicule.
Controlul armăturii manevrate
Aici, reostatul va fi atât în serie, cât și în conexiune de manevră cu armătura. Va exista o modificare a nivelului de tensiune care se aplică armăturii și aceasta variază prin schimbarea seriei reostat . În timp ce schimbarea curentului de excitație are loc prin schimbarea reostatului de șunt. Această tehnică de control al vitezei în motorul DC nu este atât de costisitoare din cauza pierderilor semnificative de putere în rezistențele de reglare a vitezei. Viteza poate fi reglată într-o anumită măsură, dar nu peste nivelul normal al vitezei.
Metoda de control al turației motorului DC cu armătură șuntată
Tensiunea terminalului armaturii
Viteza unui motor din seria DC poate fi realizată și prin alimentarea cu energie a motorului utilizând o tensiune de alimentare variată individuală, dar această abordare este costisitoare și nu este implementată pe scară largă.
Tehnica controlată pe teren este clasificată în continuare în două tipuri:
- Divergent de câmp
- Controlul câmpului atins (controlul câmpului atins)
Tehnica de deviere a câmpului
Această tehnică folosește un deviator. Viteza de flux care este peste câmp poate fi scăzută prin manevrarea unei părți a curentului motorului în câmpul serie. Cu cât rezistența deviatorului este mai mică, curentul de câmp este mai mic. Această tehnică este utilizată pentru mai mult decât intervalul normal de viteze și este implementată pe toate acționările electrice, unde viteza crește atunci când există o scădere a sarcinii.
Controlul vitezei motorului DC deviator de câmp
Controlul câmpului atins
Tot aici, odată cu reducerea fluxului, viteza va fi mărită și se realizează prin reducerea virajelor de înfășurare a câmpului de unde are loc fluxul de curent. Aici, numărul de apăsări din înfășurarea câmpului este eliminat și această tehnică este utilizată în tractiunile electrice.
Controlul vitezei motorului de șuntare DC
Poate fi clasificat în două tipuri și acestea sunt:
- Tehnica controlată pe teren
- Tehnica controlată a armăturii
Metoda de control pe câmp pentru motorul de șuntare continuă
În această metodă, fluxul magnetic datorat înfășurărilor de câmp este variat pentru a varia viteza motorului.
Deoarece fluxul magnetic depinde de curentul care curge prin înfășurarea câmpului, acesta poate fi variat variind curentul prin înfășurarea câmpului. Acest lucru poate fi realizat prin utilizarea unui rezistor variabil într-o serie cu rezistorul de înfășurare de câmp.
Inițial, când rezistența variabilă este menținută la poziția sa minimă, curentul nominal curge prin înfășurarea câmpului datorită unei tensiuni nominale de alimentare și, ca urmare, viteza este menținută normală. Când rezistența crește treptat, curentul prin înfășurarea câmpului scade. La rândul său, aceasta scade fluxul produs. Astfel, viteza motorului crește dincolo de valoarea sa normală.
Metoda de control al rezistenței la armătură pentru motorul de șuntare continuă
Cu această metodă, viteza motorului de curent continuu poate fi controlată prin controlul rezistenței armăturii pentru a controla căderea de tensiune pe armătură. Această metodă folosește, de asemenea, un rezistor variabil în serie cu armătura.
Când rezistența variabilă atinge valoarea minimă, rezistența armăturii este una normală și, prin urmare, tensiunea armăturii scade. Când valoarea rezistenței este crescută treptat, tensiunea pe armătură scade. La rândul său, acest lucru duce la o scădere a vitezei motorului.
Această metodă atinge viteza motorului sub domeniul său normal.
Metoda de control a tensiunii armăturii pentru motorul de șuntare continuă (metoda Ward Leonard)
Tehnica Ward Leonard a Circuit de control al turației motorului DC este afișat după cum urmează:
În imaginea de mai sus, M este motorul principal în care trebuie reglată viteza sa, iar G corespunde unui generator de curent continuu excitat individual în care acesta este acționat utilizând un motor trifazat și poate fi fie cu motor sincron, fie cu motor cu inducție. Acest model de combinație a generatorului de curent continuu și a motorului de curent alternativ este denumit set M-G.
Tensiunea generatorului variază prin modificarea curentului de câmp al generatorului. Acest nivel de tensiune atunci când este furnizat secțiunii de armătură a motorului de curent continuu și apoi M este variat. Pentru a menține constant fluxul câmpului motorului, curentul câmpului motorului trebuie menținut constant. Când viteza motorului este reglată, atunci curentul de armătură al motorului trebuie să fie același cu cel al nivelului nominal.
Curentul de câmp livrat va fi diferit, astfel încât nivelul de tensiune al armăturii variază de la ‘0’ la nivelul nominal. Deoarece reglarea vitezei corespunde curentului nominal și fluxului de câmp persistent al motorului și fluxului de câmp până când se atinge viteza nominală. Și întrucât puterea este produsul vitezei și al cuplului și are o proporție directă cu viteza. Cu aceasta, atunci când există o creștere a puterii, viteza crește.
Ambele metode menționate mai sus nu pot asigura controlul vitezei în domeniul dorit. Mai mult, metoda de control al fluxului poate afecta comutarea, în timp ce metoda de control a armăturii implică o pierdere uriașă de putere datorită utilizării unui rezistor în serie cu armătura. Prin urmare, este deseori de dorit o metodă diferită - cea care controlează tensiunea de alimentare pentru a controla viteza motorului.
În consecință, cu tehnica Ward Leonard, unitatea de reglare a puterii și valoarea constantă a cuplului sunt dobândite de la nivelul de viteză minim la nivelul vitezei de bază. Tehnica de reglare a fluxului de câmp este utilizată în principal atunci când nivelul de viteză este mai mare decât cel al vitezei de bază.
Aici, în funcționalitate, curentul armăturii este menținut la un nivel constant la valoarea specificată, iar valoarea tensiunii generatorului este menținută constantă. Într-o astfel de metodă, înfășurarea câmpului primește o tensiune fixă, iar armătura primește o tensiune variabilă.
O astfel de tehnică a metodei de control al tensiunii implică utilizarea unui mecanism de comutare pentru a furniza o tensiune variabilă armăturii, iar cealaltă folosește un generator cu motor de curent alternativ pentru a furniza tensiune variabilă armăturii ( Sistem Ward-Leonard ).
avantaje și dezavantaje ale secției Leonard metho a indrazni:
Avantajele utilizării tehnicii Ward Leonard pentru controlul turației motorului continuu sunt următoarele:
- În ambele direcții, se poate controla viteza dispozitivului într-o manieră lină pentru o gamă extinsă
- Această tehnică are capacitate de frânare intrinsecă
- Volt-amperii reactivi de urmă sunt contrabalansați printr-o acționare, iar motorul sincron excitat intens acționează ca acționare, astfel încât va exista o creștere a factorului de putere
- Când există o sarcină intermitentă, motorul de acționare este motor de inducție având un volant care este utilizat pentru a reduce sarcina intermitentă la un nivel minim
Dezavantajele tehnicii Ward Leonard sunt:
- Deoarece această tehnică are un set de motor și generator, costul este mai mare
- Dispozitivul este complicat de proiectat și are și greutate mare
- Aveți nevoie de mai mult spațiu pentru instalare
- Necesită întreținere regulată, iar fundația nu este rentabilă
- Vor exista pierderi uriașe, astfel încât eficiența sistemului este redusă
- Se generează mai mult zgomot
Si aplicarea metodei Ward Leonard controlează fără probleme viteza motorului de curent continuu. Câteva dintre exemple sunt palanele miniere, fabricile de hârtie, lifturile, laminatoarele și macaralele.
În afară de aceste două tehnici, cea mai utilizată tehnică este controlul vitezei motorului de curent continuu folosind PWM pentru a realiza controlul vitezei unui motor DC. PWM implică aplicarea de impulsuri cu lățime variabilă la conducătorul motorului pentru a controla tensiunea aplicată motorului. Această metodă se dovedește a fi foarte eficientă, deoarece pierderea de energie este menținută la minimum și nu implică utilizarea unor echipamente complexe.
Metoda de control a tensiunii
Diagrama bloc de mai sus reprezintă un simplu regulator de turație a motorului electric . Așa cum este descris în diagrama bloc de mai sus, un microcontroler este utilizat pentru a alimenta semnalele PWM către driverul motorului. Driverul motorului este un IC L293D care constă din circuite H-bridge pentru acționarea motorului.
PWM se realizează prin variația impulsurilor aplicate pinului de activare al driverului IC pentru a controla tensiunea aplicată a motorului. Variația impulsurilor se face de către microcontroler, cu semnalul de intrare de la butoane. Aici sunt prevăzute două butoane, fiecare pentru scăderea și creșterea ciclului de funcționare a impulsurilor.
Deci, acest articol a dat o explicație detaliată a diferitelor tehnici de control al vitezei motorului DC și modul în care controlul vitezei este cel mai important care trebuie respectat. În plus, este recomandat să știți despre regulatorul de turație al motorului de 12v c.c. .
