U razdoblju od 18thstoljeća, došlo je do evolucije istosmjernih motora. Razvoj istosmjernih motora široko je pojačan i oni se značajno primjenjuju u više industrija. U ranom razdoblju 1800-ih i s poboljšanjima učinjenim 1832. godine, istosmjerne motore u početku je razvio britanski istraživač Sturgeon. Izumio je početni komutatorski tip istosmjernog motora gdje on također može simulirati strojeve. No, netko bi se mogao zapitati koja je funkcionalnost istosmjernog motora i zašto je važno znati o kontroli brzine istosmjernog motora. Dakle, ovaj članak jasno objašnjava njegov rad i razne tehnike kontrole brzine.
Što je istosmjerni motor?
Dc motorom se upravlja istosmjernom strujom gdje on prima primljenu električnu energiju u mehaničku. To pokreće rotacijsku promjenu na samom uređaju, pružajući tako snagu za upravljanje različitim aplikacijama u više domena.
Upravljanje brzinom istosmjernog motora jedna je od najkorisnijih karakteristika motora. Upravljanjem brzinom motora možete mijenjati brzinu motora prema zahtjevima i postići potrebnu operaciju.
Mehanizam za kontrolu brzine primjenjiv je u mnogim slučajevima poput upravljanja kretanjem robotiziranih vozila, kretanja motora u tvornicama papira i kretanja motora u dizalima gdje različite vrste istosmjernih motora su korišteni.
Princip rada istosmjernog motora
Jednostavni istosmjerni motor radi na principu da kada se vodič sa strujom nosi u a magnetski vjerni d, doživljava mehaničku silu. U praktičnom istosmjernom motoru armatura je vodič koji nosi struju, a polje daje magnetsko polje.
Kad se vodič (armatura) napaja strujom, on stvara vlastiti magnetski tok. Magnetski tok ili se zbraja s magnetskim tokom zbog namota polja u jednom smjeru ili poništava magnetski tok zbog namota polja. Akumuliranje magnetskog toka u jednom smjeru u usporedbi s drugim usmjerava silu na vodič, pa se on počinje okretati.
Prema Faradayevom zakonu elektromagnetske indukcije, rotacijsko djelovanje vodiča stvara an EMF . Ovaj EMP, prema Lenzovom zakonu, nastoji se suprotstaviti uzroku, tj. Napajanom naponu. Dakle, istosmjerni motor ima vrlo posebne karakteristike podešavanja svog momenta u slučaju različitog opterećenja zbog stražnjeg EMF-a.
Zašto je kontrola brzine istosmjernog motora važna?
Kontrola brzine u stroju pokazuje utjecaj na brzinu rotacije motora gdje je to izravan utjecaj na funkcionalnost stroja i toliko je važan za performanse i ishod performansi. U vrijeme bušenja, svaka vrsta materijala ima svoju brzinu rotacije i mijenja se ovisno o veličini svrdla.
U scenariju crpnih instalacija doći će do promjene brzine protoka, pa transportna traka mora biti sinkronizirana s funkcionalnom brzinom uređaja. Ovi čimbenici izravno ili neizravno ovise o brzini motora. Zbog toga treba razmotriti brzinu istosmjernog motora i promatrati razne vrste metoda upravljanja brzinom.
Upravljanje brzinom istosmjernog motora radnik vrši ručno ili bilo kojim alatom za automatsko upravljanje. Čini se da je to suprotno ograničenju brzine gdje mora postojati regulacija brzine koja se suprotstavlja prirodnim promjenama brzine zbog promjene opterećenja vratila.
Načelo kontrole brzine
Iz gornje slike, jednadžba napona jednostavna Istosmjerni motor je
V = Eb + IaRa
V je napajani napon, Eb je stražnji EMF, Ia je struja armature, a Ra je otpor armature.
To već znamo
Eb = (PøNZ) / 60A.
P - broj polova,
A - konstanta
Z - broj vodiča
N- brzina motora
Zamjenom vrijednosti Eb u naponskoj jednadžbi dobivamo
V = (PøNZ) / 60A) + IaRa
Ili, V - IaRa = (PøNZ) / 60A
tj. N = (PZ / 60A) (V - IaRa) / ø
Gornju jednadžbu također možemo zapisati kao:
N = K (V - IaRa) / ø, K je konstanta
To podrazumijeva tri stvari:
- Brzina motora je izravno proporcionalna naponu napajanja.
- Brzina motora je obrnuto proporcionalna padu napona armature.
- Brzina motora je obrnuto proporcionalna protoku zbog terenskih nalaza
Tako se brzina istosmjernog motora može kontrolirati na tri načina:
- Promjenom napona napajanja
- Promjenom fluksa i promjenom struje kroz namot polja
- Promjenom napona armature i promjenom otpora armature
Višestruke tehnike upravljanja brzinom istosmjernog motora
Budući da postoje dvije vrste istosmjernih motora, ovdje ćemo jasno razmotriti metode upravljanja brzinom obje DC serije i ranžirni motori.
Regulacija brzine istosmjernog motora u serijskim tipovima
Može se podijeliti u dvije vrste, a to su:
- Tehnika upravljanja armaturom
- Tehnika kontrolirana na terenu
Tehnika upravljanja armaturom dalje se klasificira u tri vrste
- Otpor kontroliran armaturom
- Upravljanje armaturom s upravljačem
- Napon na priključku armature
Otpor kontroliran armaturom
Ova se tehnika najviše koristi kada regulacijski otpor ima serijsku vezu s otporom motora. Slika u nastavku to objašnjava.
Kontrola otpora armature
Gubitak snage koji se dogodi u upravljačkom otporu motora istosmjerne struje može se zanemariti jer se ova tehnika regulacije uglavnom koristi dulje vrijeme kako bi se smanjila brzina u vrijeme scenarija laganog opterećenja. To je isplativa tehnika za uporni okretni moment i uglavnom se primjenjuje u vožnji dizalica, vlakova i drugih vozila.
Upravljanje armaturom s upravljačem
Ovdje će reostat biti u obje serije i ranžirno povezan s armaturom. Doći će do promjene naponskog nivoa koji se primjenjuje na armaturu i to varira promjenom serije reostat . Dok se promjena struje uzbude događa promjenom ranžirnog reostata. Ova tehnika upravljanja brzinom u istosmjernom motoru nije tako skupa zbog značajnih gubitaka snage u otporima regulacije brzine. Brzina se može donekle regulirati, ali ne iznad normalne razine brzine.
Način upravljanja brzinom istosmjernog motora s armaturom sa razvodnikom
Napon na priključku armature
Brzina motora istosmjerne istosmjerne struje također se može postići napajanjem motora pomoću pojedinačnog različitog napona napajanja, ali ovaj je pristup skup i nije široko primijenjen.
Terenski kontrolirana tehnika dalje se klasificira u dvije vrste:
- Preusmjerivač polja
- Kontrola točenog polja (Tapped field control)
Tehnika odvajača polja
Ova tehnika koristi diverter. Brzina protoka preko polja može se smanjiti ranžiranjem nekog dijela struje motora preko serijskog polja. Što je otpor preusmjerivača manji, to je manja struja polja. Ova se tehnika koristi za više od uobičajenog raspona brzina i primjenjuje se na električnim pogonima gdje se brzina povećava kada dođe do smanjenja opterećenja.
Upravljanje brzinom istosmjernog motora preusmjerivača polja
Kontrola točenog polja
I ovdje će se smanjenjem protoka povećati brzina i to se postiže smanjenjem okretaja namota polja odakle se odvija protok struje. Ovdje se vadi broj tapkanja u namotu polja i ova se tehnika koristi u električnim vučama.
Kontrola broja okretaja istosmjernog shunt motora
Može se podijeliti u dvije vrste, a to su:
- Tehnika kontrolirana na terenu
- Tehnika upravljanja armaturom
Metoda terenskog upravljanja za istosmjerni šant motor
U ovoj se metodi magnetski tok zbog namotaja polja mijenja kako bi se mijenjala brzina motora.
Kako magnetski tok ovisi o struji koja teče kroz namot polja, može se mijenjati mijenjanjem struje kroz namot polja. To se može postići upotrebom promjenjivog otpora u nizu s otporom namotaja polja.
U početku, kada se promjenjivi otpornik drži u svom minimalnom položaju, nazivna struja teče kroz namot polja zbog nazivnog napona napajanja, a kao rezultat toga brzina se održava normalnom. Kad se otpor postupno povećava, struja kroz namot polja smanjuje se. To zauzvrat smanjuje proizvedeni tok. Dakle, brzina motora povećava se iznad njegove normalne vrijednosti.
Metoda upravljanja otporom armature za jednosmjerni šant motor
Ovom se metodom brzina istosmjernog motora može kontrolirati upravljanjem otporom armature za kontrolu pada napona na armaturi. Ova metoda također koristi varijabilni otpor u nizu s armaturom.
Kada promjenjivi otpor dosegne minimalnu vrijednost, otpor armature je na normalnoj vrijednosti, pa prema tome napon armature pada. Kad se vrijednost otpora postupno povećava, napon na armaturi opada. To zauzvrat dovodi do smanjenja brzine motora.
Ovom se metodom postiže brzina motora ispod njegove normalne vrijednosti.
Metoda upravljanja naponom armature za istosmjerni šant motor (Ward Leonard metoda)
Tehnika Ward Leonarda iz Upravljački krug brzine istosmjernog motora prikazan je na sljedeći način:
Na gornjoj slici, M je glavni motor gdje treba regulirati njegovu brzinu, a G odgovara pojedinačno pobuđenom istosmjernom generatoru, gdje se on pokreće pomoću trofaznog motora, a može biti ili sinkronog ili asinkronog motora. Ovaj obrazac kombinacije istosmjernog generatora i motora na izmjenični pogon naziva se skupom M-G.
Napon generatora mijenja se mijenjanjem struje polja generatora. Ova razina napona kada je dovedena do dijela armature istosmjernog motora, a zatim M, varira. Da bi se tok polja motora održavao konstantnim, struja polja motora mora se održavati kao konstantna. Kada se regulira brzina motora, tada struja armature za motor treba biti jednaka onoj nominalne razine.
Isporučena struja polja bit će različita, tako da razina napona armature varira od ‘0’ do nazivne razine. Kako regulacija brzine odgovara nazivnoj struji i trajnom protoku polja motora i protoku polja do postizanja nazivne brzine. A kako je snaga umnožak brzine i okretnog momenta, ona je izravno proporcionalna brzini. S tim, kada se povećava snaga, brzina se povećava.
Obje gore spomenute metode ne mogu osigurati kontrolu brzine u željenom opsegu. Štoviše, metoda upravljanja protokom može utjecati na komutaciju, dok metoda upravljanja armaturom uključuje velike gubitke snage uslijed upotrebe otpornika u seriji s armaturom. Stoga je često poželjna druga metoda - ona koja kontrolira opskrbni napon za kontrolu brzine motora.
Slijedom toga, Ward Leonard tehnikom postižu se prilagodljivi pogonski pogon i konstantna vrijednost okretnog momenta od razine brzine minimalne do razine osnovne brzine. Tehnika regulacije protoka polja uglavnom se koristi kada je razina brzine veća od osnovne brzine.
Ovdje se, u funkcionalnosti, struja armature održava na konstantnoj razini na navedenoj vrijednosti, a vrijednost napona generatora održava se konstantnom. U takvoj metodi poljski namot prima fiksni napon, a armatura dobiva promjenjivi napon.
Jedna takva tehnika metode upravljanja naponom uključuje upotrebu mehanizma razvodnog uređaja za pružanje promjenjivog napona na armaturu, a druga koristi generator s izmjeničnim motorom za pružanje promjenjivog napona na armaturi ( Ward-Leonardov sustav ).
The prednosti i nedostaci štićenika Leonard metho d su:
Prednosti upotrebe tehnike Ward Leonard za kontrolu brzine istosmjernog motora su sljedeće:
- U oba smjera, može se glatko kontrolirati brzina uređaja za prošireni domet
- Ova tehnika ima svojstvenu sposobnost kočenja
- Zaostali reaktivni volt-amperi uravnotežuju se kroz pogon i snažno uzbuđeni sinkroni motor djeluje kao pogon, tako da će doći do povećanja faktora snage
- Kada postoji trepćuće opterećenje, pogonski motor je indukcijski motor koji ima zamašnjak koji se koristi za smanjenje opterećenja koje treperi na minimalnu razinu
Mane Ward Leonardove tehnike su:
- Kako ova tehnika ima skup motora i generatora, trošak je veći
- Uređaj je složen za dizajn, a također ima i tešku težinu
- Treba vam više prostora za instalaciju
- Zahtijeva redovito održavanje, a temelj nije isplativ
- Bit će ogromnih gubitaka i tako je smanjena učinkovitost sustava
- Stvara se više buke
I primjena metode Ward Leonard je glatko upravljanje brzinom u istosmjernom motoru. Nekoliko primjera su rudarska dizalica, tvornice papira, liftovi, valjaonice i dizalice.
Osim ove dvije tehnike, najčešće korištena tehnika je kontrola brzine istosmjernog motora pomoću PWM-a kako bi se postigla kontrola brzine istosmjernog motora. PWM uključuje primjenu impulsa različite širine na pokretač motora za kontrolu napona primijenjenog na motor. Ova se metoda pokazala vrlo učinkovitom jer je gubitak snage minimalan i ne uključuje upotrebu složene opreme.
Metoda upravljanja naponom
Gornji blok dijagram predstavlja jednostavan regulator brzine električnog motora . Kao što je prikazano na gornjem blok dijagramu, mikrokontroler se koristi za napajanje PWM signala pogonitelju motora. Pogonski sklop motora je L293D IC koji se sastoji od krugova H-mosta za pogon motora.
PWM se postiže mijenjanjem impulsa primijenjenih na osovinskoj osovini IC upravljačkog programa motora za kontrolu primijenjenog napona motora. Varijaciju impulsa vrši mikrokontroler, s ulaznim signalom s tipki. Ovdje su osigurane dvije tipke, svaka za smanjenje i povećanje radnog ciklusa impulsa.
Dakle, ovaj je članak dao detaljno objašnjenje različitih tehnika upravljanja brzinom istosmjernog motora i kako je najvažnije promatrati kontrolu brzine. Nadalje se preporučuje znati o regulator brzine motora od 12 v istosmjerne struje .
