Kiiruse reguleerimine DC-mootoris: Armatuuri vastuse kontroll ja väljapiirkonna tugevuse kontroll

Voolmotor on seade, mis teisendab mehaanilist energiat vooluenergiaks. Üks voolumootori märkimisväärsemaid omadusi on selle võime lihtsalt reguleerida kiirust vastavalt konkreetsetele nõudmistele. Selline mugav kiiruse reguleerimine AC-mootoriga ei ole nii lihtne saavutada.

Kiiruse reguleerimise ja kontrollimise mõisted on erinevad. Kiiruse reguleerimisel muutub mootori kiirus automaatselt vastavalt erinevatele töötingimustele. Voolumootori puhul aga tuleb kiiruse muutused kas manuaalselt operaatorilt või automaatselt kontrollseadmete kaudu. Voolumootori kiirus määratakse järgmise relatsiooniga:

Võrrand (1) selgitab, et voolumootori kiirus sõltub kolmest peamisest tegurist: toitepingest V, armatuuri tsüklireostusest Ra ning väljaku fluxist ϕ, mis genereeritakse väljaku voolu kaudu.

• Voolumootori kiiruse kontrollimisel on olulised kaalutlused pingega, armatuuri reostusega ja väljaku fluxiga. On kolm peamist meetodit, mille abil saavutatakse voolumootori kiiruse kontroll, mida järgnevad:

• Armatuuri tsüklireostuse muutmine (Armatuuri Reostuse või Rheostaatkontroll)

• Väljaku fluxi muutmine (Väljaku Fluxikontroll)

• Rakendatava pingega muutmine (Armatuuri Pingekontroll)

Igaühe neist kiiruse kontrollimismeetoditest lähemane uurimine toimub järgmisel.
Voolumootori (Shunt Mootor) Armatuuri Reostuse Kontroll
Allpool on näidatud shunt mootori armatuuri reostuse kontrolli ühendusskeem. Selles lähenemises lisatakse muutuv reostus Re armatuuri tsüklisse. Märgatavasti ei mõjuta muutuv reostuse väärtuse muutusi magnetväljakut, kuna väljaku spiraal on otse ühendatud toiteverraga.

Shunt mootori kiiruse-stroomi karakteristik on näidatud allpool.

Seriimootor
Vaatame nüüd DC seriimootori kiiruse kontrolli armatuuri reostuse kontrolli meetodi abil ühendusskeemi.

Kui armatuuri tsüklireostust muudetakse, mõjutab see nii tsüklis vooma kui ka mootori magnetväljakut. Muutuv reostuse kohal tekkinud pingevaljak vähendab armatuurile kättesaadavat pinget. Seetõttu viib rakendatava armatuuri pingea vähendus mootori pöörlemiskiiruse languse.

Seriimootori kiiruse-stroomi karakteristik, mis illustreerib mootori kiiruse ja selle kaudu voiva stroomi suhte, on näidatud allolevas joonis.

Kui muutuv reostuse Re väärtust suurendatakse, töötab mootor madalamal pöörlemiskiirusel. Kuna muutuv reostus joob kogu armatuuri stroomi, tuleb see konstrueerida nii, et see suudaks pidevalt töödelda täispindala armatuuri stroomi ilma ülemküttemata ega katkemata.

Armatuuri Reostuse Kontrolli Meetodi Ebasoodased Aspektid

• Suur elektrivahendi osa libastatakse soojusena väljaspool reostuses Re, mis viib ebapiisavusesse ja energia raiskamiseni.

• See armatuuri reostuse kontrolli meetod piirab mootori kiiruse vähendamist tema tavalise töökiirusest alla; see ei luba kiiruse suurendamist tavalise taseme üle.

• Iga kindla muutuv reostuse väärtuse korral ei ole kiiruse vähenduse mahu fikseeritud, vaid see sõltub mootori koormusest, mis muudab täpse kiiruse reguleerimise raskemaks.

• Selle kiiruse kontrolli meetodi ebapiisavuste ja piirangute tõttu on see tavaliselt sobiv ainult väikeste mootorite jaoks.

Voolumootori Väljaku Fluxikontrolli Meetod

Voolumootoris genereeritakse magnetväljak väljaku voolu kaudu. Seetõttu saavutatakse kiiruse kontroll selle meetodi abil väljaku voolu suuruse muutmise kaudu.

Shunt Mootor

Shunt mootoris on muutuv reostus RC ühendatud sarbast väljaku spiraalidega, nagu allpool näidatud. See RC tuntakse tavaliselt shunt väljaku regulaatorina, mille roll on muuta väljaku voolu ja seeläbi mootori magnetväljakut.

Shunt väljaku vool antakse järgnevate võrrandiga:

Kui muutuv reostus RC lisatakse väljaku tsüklisse, takistab see väljaku voolu voolu. Tulemuseks on väiksem magnetväljak, mis väljaku spiraalidest genereeritakse. Selle vähendus fluxis mõjutab mootori kiirust, põhjustades selle suurenemist. Seetõttu töötab mootor pöörlemiskiirusel, mis ületab tavalise, muutmata kiiruse.

See unikaalne omadus muudab väljaku fluxikontrolli meetodi kasutatavaks kahel peamisel eesmärgil. Esiteks võimaldab see mootoril saavutada kiirusi, mis on kõrgemad kui tavaline töökiirus, andes paindlikkust rakendustele, mis nõuavad tõusvat pöörlemiskiirust. Teiseks saab seda kasutada mootori loomuliku kiiruse languse kompenseerimiseks, kui mootor on koormatud, hoides samal ajal järjepidevama kiiruse erinevatel koormustingimustel.

Shunt mootori kiiruse-torkmomenti karakteristik, mis graafiliselt illustreerib mootori pöörlemiskiiruse ja torkmomenti suhet, on näidatud allpool. See karakteristik pakub väärtuslikku informatsiooni mootori töötamise omadustest erinevatel töötingimustel, kui rakendatakse väljaku fluxikontrolli meetodit.

Seriimootor

Seriimootori puhul saab väljaku voolu muutmise saavutada kahe meetodi abil: kas diverteri või tapitud väljaku kontrolli kaudu.

Diverteri Abil

Nagu allpool näidatud, on muutuv reostus Rd ühendatud paralleelselt sarbast väljaku spiraalidega. See konfiguratsioon võimaldab manipuleerida voolu jaotusega tsüklis, mõjutades seeläbi sarbast väljaku spiraalide poolt genereeritava magnetvälja tugevust.

Paralleelne reostus selles konfiguratsioonis on tuntud kui diverter. Kui diverter muutuv reostuse Rd abil on ühendatud, suunatakse mõni fraktsioon põhivoolust väljastpoolt sarbast väljaku spiraalidest. Diverteri põhifunktsioon on vähendada väljaku spiraali kaudu voiva voolu suurust. Kui väljaku vool väheneb, väheneb ka väljaku poolt genereeritav magnetväljak. Selle vähendus fluxis viib mootori pöörlemiskiiruse suurenemiseni.Tapitud Väljaku KontrollTeine meetod väljaku voolu muutmiseks seriimootoris on tapitud väljaku kontroll. Vastav ühendusskeem, mis illustreerib selle meetodi spetsiifilisi elektrilisi ühendusi ja komponente, on näidatud allpool.

Tapitud väljaku kontrolli meetodil muudetakse ampere-kierrede arvu, muutes aktiivsete väljaku kierrede arvu. See konfiguratsioon on eriti sobilik elektrovedu süsteemides. Väljaku kierrede arvu muutmisega muudetakse mootori väljaku spiraalide poolt genereeritavat magnetväljakut, võimaldades seeläbi täpset kontrolli mootori kiiruse üle.

Seriimootori kiiruse-torkmomenti karakteristik, mis graafiliselt illustreerib mootori pöörlemiskiiruse ja torkmomenti suhet erinevatel töötingimustel, on näidatud allpool. See karakteristik pakub väärtuslikku informatsiooni mootori töövõime kohta, kui kasutatakse tapitud väljaku kontrolli meetodit, aidates insenieuridel ja tehnikuteil mõista, kuidas mootor reageerib koormuse ja kiiruse seadete muutustele.

Väljaku Fluxikontrolli Eelised
Väljaku fluxikontrolli meetod pakub mitmeid märkimisväärseid eeliseid, mida järgnevalt:

• Lihtsus: See lähenemine on lihtne ja kasutajaliideseitsene, võimaldades lihtsat rakendamist ja kasutamist.

• Madal energialahutus: Kuna shunt väljaku voolinõuded on tavaliselt väikesed, on shunt väljaku sees lahutatav energia minimaalne, panustades sellele parema üldise efektiivsuse.

• Kiiruse Suurenemise Mekhanism: Magnetväljakut tavaliselt ei saa suurendada normaalse väärtusest, kuna raudese tuuma on tavaliselt satune. Seetõttu keskendub väljaku fluxikontroll enne kõige väljaku nõrgendamisele, mis viib mootori pöörlemiskiiruse suurenemiseni.

• Kontrollitud Rakendamisala: Siiski on oluline märkida, et see meetod on rakendatav ainult piiratud ulatuses. Liiga suur väljaku nõrgendamine võib põhjustada mootori töö ebatõhususe, piirates selle kasutamist konkreetsetele olukordadele, kus on vaja täpset kontrolli ja stabiilsust.