Які є методи регулювання швидкості двигуна постійного струму?

Ця стаття в першу чергу буде зосереджена на двигунах постійного струму, маючи на меті надати читачам розуміння їхніх характеристик і відповідної інформації.

I. Три методи керування швидкістю двигуна постійного струму

Три способи керування швидкістю двигуна постійного струму:

1. Метод керування швидкістю перемикання електродів: шляхом перемикання електродів ланцюг обмотки якоря змінюється, змінюючи кількість пар полюсів двигуна, тим самим змінюючи швидкість двигуна. Переваги цього методу полягають у його простій структурі, високій надійності та низькій вартості, але діапазон регулювання швидкості відносно невеликий, як правило, підходить лише для застосувань, де не потрібне високо-точне керування швидкістю.

2. Метод регулювання швидкості регулювання напруги: Шляхом зміни напруги живлення двигуна регулюється швидкість двигуна. Перевагами цього методу є широкий діапазон регулювання швидкості та висока точність регулювання, але він вимагає спеціального регулятора напруги, що призводить до відносно більшої вартості.

3. ШІМ-метод контролю швидкості: змінюючи робочий цикл двигуна, швидкість двигуна контролюється. Вхідна напруга постійного струму перетворюється в імпульсний сигнал, а середнє значення напруги двигуна контролюється шляхом контролю робочого циклу імпульсу, таким чином досягаючи регулювання швидкості двигуна. Цей метод пропонує широкий діапазон регулювання швидкості та високу точність, але вимагає спеціального ШІМ-регулятора швидкості, що призводить до відносно вищої вартості. Водночас ШІМ-регулювання швидкості генерує високочастотний-шум та електромагнітні перешкоди, що вимагає відповідних заходів для їх придушення. Основний принцип широтно-імпульсної модуляції (ШІМ): метод керування передбачає керування перемиканням увімкнення-вимкнення комутаційних пристроїв схеми інвертора для отримання серії імпульсів однакової амплітуди на виході. Ці імпульси використовуються для заміни синусоїди або необхідної форми сигналу. Тобто кілька імпульсів генеруються протягом половини циклу вихідної форми сигналу, так що еквівалентна напруга кожного імпульсу є синусоїдальною, що призводить до гладкого вихідного сигналу з меншою кількістю -гармонік низького порядку.

Модулюючи ширину кожного імпульсу відповідно до певних правил, можна змінити величину вихідної напруги схеми інвертора, а також вихідну частоту.

Наприклад, якщо синусоїдальний пів-хвилі розділити на N рівних частин, синусоїдальний пів-хвилю можна розглядати як хвилю, що складається з N взаємопов’язаних імпульсів. Ці імпульси мають однакову ширину, усі дорівнюють π/n, але неоднакову амплітуду, і вершина кожного імпульсу є не горизонтальною прямою лінією, а кривою, причому амплітуда кожного імпульсу змінюється за синусоїдальним законом. Якщо наведену вище послідовність імпульсів замінити рівною кількістю прямокутних імпульсів однакової амплітуди, але неоднакової ширини, так що середина кожного прямокутного імпульсу збігається з серединою відповідного синусоїдального сегмента, а площа (тобто імпульс) кожного прямокутного імпульсу дорівнює площі відповідного синусоїдального сегмента, виходить імпульсна послідовність, яка є формою сигналу ШІМ. Можна побачити, що ширина кожного імпульсу змінюється за синусоїдальною формою.

На основі принципу рівного імпульсу, що призводить до однакового ефекту, форма сигналу ШІМ і синусоїдальна напів-хвиля еквівалентні. Форму сигналу ШІМ для негативного пів-періоду синусоїди можна отримати за допомогою того самого методу. У сигналі ШІМ амплітуда кожного імпульсу однакова. Щоб змінити амплітуду еквівалентної вихідної синусоїди, просто змініть ширину кожного імпульсу на той самий коефіцієнт масштабування. Таким чином, у перетворювачах AC-DC-AC амплітуда імпульсної напруги, виведеної ланцюгом ШІМ-інвертора, є амплітудою напруги постійного струму.

II. Обслуговування комутаторів двигунів постійного струму

(1) Поверхня комутатора повинна бути гладкою та мати рівномірну темно-коричневу глянсову оксидну плівку. Якщо поверхня комутатора забруднена вугільним порошком або маслом, її слід очистити за допомогою фена або протерти м’якою тканиною, змоченою спиртом, щоб забезпечити чистоту.

(2) Якщо на поверхні колектора є ознаки пошкодження, такі як надмірне іскріння, шорсткість, нерівності або горіння, двигун слід зупинити. Щоб відновити оксидну плівку, поверхню слід відшліфувати дрібним наждачним папером класу «0». Якщо поверхня колектора надто шорстка, нерівна або має значний знос, комутатор слід повторно-обробити. Під час обробки торці обмотки якоря і з'єднувальні виступи повинні бути закриті папером, щоб уникнути попадання металевої стружки. Швидкість різання повинна бути 2 метри в секунду, а глибина різання і подача не повинні перевищувати 0,1 мм. Після механічної обробки сегменти колектора повинні бути скошені, а при необхідності слюда між сегментами повинна бути підрізана, щоб слюда не виступала над сегментами колектора.

(3) Перевірте, чи слюдяні канавки чисті, а краї комутаторних сегментів мають бути гладкими та без задирок.

(4) Забезпечуючи якість поверхні колектора, також необхідно ретельно спостерігати та контролювати комутаційні іскри під час щоденної роботи. Зазвичай точкові або зернисті іскри рідко й рівномірно розподіляються по більшості щіток, що вважається нормальним комутаційним іскроутворенням. Проте потріскування, вогняні кулі або бризки іскри вважаються шкідливими. Коли виникають кільцеподібні іскри, двигун не повинен продовжувати працювати.