Spoedbeheer van DC-motor: Armatuurweerstandbeheer en Veldvluxbeheer
'n DC-motor is 'n toestel wat meganiese krag omskep na direkstroom-elektriese krag. Een van die mees opmerklike eienskappe van 'n DC-motor is sy vermoë om sy spoed gemaklik aan te pas volgens spesifieke vereistes deur middel van eenvoudige metodes. Hierdie vlak van gemaklike spoedbeheer is nie so maklik bereikbaar met 'n AC-motor nie.
Die konsepte van spoedregulering en spoedbeheer is onderskeidelik. In die geval van spoedregulering, verander die motor se spoed outomaties as reaksie op verskillende bedryfstoestande. Inteenoortgestelde, in 'n DC-motor, word spoedveranderinge doelbewus begin óf deur 'n operateur handmatig óf outomaties deur beheertoestelle. Die spoed van 'n DC-motor word bepaal deur die volgende verwantskap:
Vergelyking (1) illustreer duidelik dat die spoed van 'n DC-motor afhang van drie sleutelfaktore: die voorsieningsspanning V, die armatuurkringweerstand Ra, en die veldfluks ϕ, wat gegenereer word deur die veldstroom.
Wanneer dit kom by die beheer van die spoed van 'n DC-motor, is die manipulasie van spanning, armatuurweerstand, en veldfluks kritieke oorwegings. Daar is drie primêre tegnieke vir die bereiking van DC-motor spoedbeheer, soos hieronder uiteengesit:
Variëring van Weerstand in die Armatuurkring (Armatuurweerstand of Rheostatiese Beheer)
Variëring in Veldfluks (Veldfluksbeheer)
Variëring in Toegepaste Spanning (Armatuurspanningsbeheer)
'n Meer grondige ondersoek van elkeen van hierdie spoedbeheermetodes word daarna verskaf.
Armatuurweerstandbeheer van DC-motor (Shunt-motor)
Die verbindingdiagram vir die implementering van armatuurweerstandbeheer op 'n shunt-motor word hieronder getoon. In hierdie benadering word 'n veranderlike weerstand Re in die armatuurkring ingesluit. Opmerklik het veranderinge in die waarde van hierdie veranderlike weerstand geen invloed op die magneetveld nie, omdat die veldwinding direk aan die voorsieningmains gekoppel is.
Die spoed-stroomkenmerk van die shunt-motor word hieronder getoon.
Reeks-motor
Laat ons nou die verbindingdiagram ondersoek vir die beheer van die spoed van 'n DC-reeksmotor deur gebruik te maak van die armatuurweerstandbeheermethode.
Wanneer die weerstand van die armatuurkring aangepas word, het dit 'n gelyktydige impak op die stroom wat deur die kring vloei en die magneetveld binne die motor. Die spanning-val oor die veranderlike weerstand verminder effektief die beskikbare spanning vir die armatuur. Gevolglik lei hierdie verminderde toegepaste armatuurspanning tot 'n afname in die motor se rotasiespoed.
Die spoed-stroomkenmerkkromme van 'n reeks-motor, wat die verhouding tussen die motor se spoed en die stroom wat deur dit vloei, illustreer, word hieronder getoon.
Wanneer die waarde van die veranderlike weerstand Re verhoog word, werk die motor by 'n laer rotasiespoed. Aangesien die veranderlike weerstand die hele armatuurstroom geleid, moet dit ontwerp word om die volledige -gerateerde armatuurstroom kontinu te hanteer sonder oorkook of mislukking.
Nadele van die Armatuurweerstandbeheermethode
'n Beduidende hoeveelheid elektriese krag word as hitte in die eksterne weerstand Re verbruik, wat lei tot ineffisiensies en energieverlies.
Hierdie metode van armatuurweerstandbeheer is beperk tot die verlaag van die motor se spoed onder sy normale bedryfspoed; dit laat nie toe vir 'n toename in spoed bo die normale vlak nie.
Vir enige spesifieke waarde van die veranderlike weerstand, is die mate van spoedvermindering nie vasgestel nie, maar veeleer fluctueer dit afhangende van die belasting wat op die motor aangebring word, wat dit uitdagend maak om presiese spoedregulering te bereik.
Gee weens sy inherente ineffisiensies en beperkings, is hierdie spoedbeheeraanpak tipies slegs geskik vir klein-grootte motore.
Veldfluksbeheermethode van DC-motor
Die magneetveld binne 'n DC-motor word gegenereer deur die veldstroom. Gevolglik word spoedbeheer deur hierdie metode bereik deur die grootte van die veldstroom aan te pas.
Shunt-motor
In 'n shunt-motor word 'n veranderlike weerstand RC in serie met die shunt-veldwindings gekoppel, soos in die figuur hieronder getoon. Hierdie RC word algemeen bekend as 'n shunt-veldregulator, wat 'n kritieke rol speel in die wysiging van die veldstroom en, gevolglik, die magneetveld van die motor.
Die shunt-veldstroom word deur die vergelyking hieronder gegee:
Wanneer die veranderlike weerstand RC in die veldkring ingesluit word, beperk dit die vloei van die veldstroom. As gevolg hiervan word die magneetveld wat deur die veldwindings gegenereer word, verminder. Hierdie afname in fluks het 'n direkte impak op die motor se spoed, wat dit laat styg. Gevolglik werk die motor by 'n rotasiespoed wat hoër is as sy normale, onveranderde spoed.
Hierdie unieke kenmerk maak die veldfluksbeheermethode baie nuttig vir twee hoofdoeleindes. Eerstens, dit stel die motor in staat om spoede te bereik wat hoër is as sy standaard bedryfspoed, wat buigsameheid bied in toepassings wat verhoogde rotasietempo's vereis. Tweedens, kan dit gebruik word om die natuurlike afname in spoed te neutraliseer wanneer die motor onder belasting is, wat effektief 'n meer konstante spoed onder verskillende belastingsituasies handhaaf.
Die spoed-torsemkurwe vir 'n shunt-motor, wat grafies die verhouding tussen die motor se rotasiespoed en die torus wat dit kan produseer, illustreer, word hieronder getoon. Hierdie kurwe bied waardevolle insigte in die motor se prestasiekenmerke onder verskillende bedryfsomstandighede wanneer die veldfluksbeheermethode toegepas word.
Reeks-motor
In die geval van 'n reeks-motor, kan die veldstroom verander word deur een van twee metodes: óf deur 'n diverter te gebruik óf deur gekoppelde veldbeheer toe te pas.
Deur 'n Diverter te Gebruik
Soos in die figuur hieronder getoon, word 'n veranderlike weerstand Rd parallel met die reeks-veldwindings gekoppel. Hierdie konfigurasie stel die manipulasie van die stroomverspreiding binne die kring in staat, wat dus die sterkte van die magneetveld wat deur die reeks-veldwindings gegenereer word, beïnvloed.
Die parallelweerstand in hierdie opstelling staan bekend as 'n diverter. Wanneer die diverter met veranderlike weerstand Rd gekoppel word, leid dit 'n sekere fraksie van die hoofstroom weg van die reeks-veldwindings. Gevolglik is die primêre funksie van die diverter om die grootte van die stroom wat deur die veldwinding vloei, te verminder. Soos die veldstroom verminder, word die magneetveld wat deur die veld gegenereer word, ook verminder. Hierdie afname in fluks lei tot 'n toename in die motor se rotasiespoed. Gekoppelde veldbeheer Die tweede benadering vir die verandering van die veldstroom in 'n reeks-motor is deur gekoppelde veldbeheer. Die ooreenkomstige verbindingdiagram, wat die spesifieke elektriese verbindinge en komponente betrokke by hierdie metode illustreer, word hieronder aangebied.
In die gekoppelde veldbeheermethode word die ampère-wendinge aangepas deur die aantal aktiewe veldwendinge te verander. Hierdie spesifieke konfigurasie is hoogs toepaslik in elektriese traksiestelsels. Deur die aantal veldwendinge te manipuleer, word die magneetveldfluks wat deur die motor se veldwinding gegenereer word, verander, wat dus presiese beheer oor die motor se spoed moontlik maak.
Die spoed-torsemkenmerkkurwe van 'n reeks-motor, wat grafies die verhouding tussen die motor se rotasiespoed en die torus wat dit kan produseer onder verskillende bedryfsomstandighede, illustreer, word hieronder getoon. Hierdie kurwe bied waardevolle insigte in die motor se prestasievermoëns wanneer die gekoppelde veldbeheermethode toegepas word, wat ingenieurs en tegniske personeel help om te verstaan hoe die motor reageer op veranderinge in belasting en spoedinstellings.
Voordelige van Veldfluksbeheer
Die veldfluksbeheermethode bied verskeie opmerklike voordele, soos hieronder uiteengesit:
Gemaklik om te gebruik: Hierdie benadering is reguit en gebruiker-vriendelik, wat eenvoudige implementering en bedryf bevorder.
Lae kragverlies: Gegewe dat die shunt-veld tipies 'n relatief klein stroomvereiste het, bly die krag wat in die shunt-veld verbruik word, minimaal, wat bydra tot verbeterde algehele effisiensie.
Spoedverhogingsmekanisme: As gevolg van die verzadiging van die yskern in die magneetkring, kan die magneetfluks gewoonlik nie verhoog word bo sy normale waarde nie. Gevolglik fokus veldfluksbeheer primêre op die verzwakking van die veld, wat effektief lei tot 'n toename in die motor se rotasiespoed.
Beheerde Toepassingsbereik: Dit is egter belangrik om te noteer dat hierdie metode slegs binne 'n beperkte bereik van toepassing is. Oormatige verzwakking van die veld kan lei tot instabiliteit in die motor se bedryf, wat sy gebruik beperk tot spesifieke situasies waar presiese beheer en stabiliteit krities is.
