DC мотордың жылдамдығын басқару: Арматуралық күріштік басқару және магниттік өрістік басқару

DC мотор - бұл механикалық энергияны туынды токаға айналтыратын құрылғы. DC мотордың ең белгілі өзіндіктерінің бірі - оның жылдамдығы әртүрлі кереметтерге қолайлы әдістермен қажетті талаптарға қарай өзгерту мүмкіндігі. Бұл деңгейдегі қолайлы жылдамдық басқару AC моторда сондай жеңіл жетіспеуге болады.

Жылдамдық регуляциясы мен жылдамдық басқару түсініктері әртүрлі. Жылдамдық регуляциясында мотордың жылдамдығы әртүрлі иш-ақысы шарттарына қарағанда өз-өзі өзгереді. Осылайша, DC моторда жылдамдық өзгерістері оператор тарабынан қолмен немесе автоматтық басқару құрылғылар арқылы қосымша ретте іске қосылады. DC мотордың жылдамдығы төмендегі формуламен анықталады:

Формула (1) түсіндіріп береді, бірақ DC мотордың жылдамдығы үш негізгі факторға байланысты: электр түздіру напряжениесы V, ядро контурының сопротивлениясы Ra және магнит индукциясы ϕ, ол магниттік ток арқылы пайда болады.

• DC мотордың жылдамдығын басқаруда, напряжение, ядро сопротивлениясы және магнит индукциясын өзгерту маңызды қарастырылатын нұсқаулықтар. Төмендегі үш негізгі әдіс DC мотордың жылдамдығын басқару үшін қолданылады:

• Ядро контурының сопротивлениясын өзгерту (Ядро сопротивлениясы немесе реостаттық басқару)

• Магнит индукциясын өзгерту (Магнит индукциясы басқару)

• Қолданылатын напряжение өзгерту (Ядро напряжение басқару)

Бұл жылдамдық басқару әдістерінің әрекеттік туралы тереңірек зерттеу жазылған.
DC мотордың ядро сопротивлениясы басқаруы (Шунт мотор)
Шунт моторда ядро сопротивлениясы басқаруын қолдану үшін қосылу схемасы төмендегі сызықта көрсетілген. Бұл ықтималдықта, Re айнымалы сопротивлениясы ядро контурына қосылады. Маңызды, бұл айнымалы сопротивленияның өзгеруі магнит индукциясына тәсіл етпейді, себебі магниттік виткалар прямой түрде электр түздірудің негізгі линияларына қосылған.

Шунт мотордың жылдамдық-ток характеристикасы төмендегі сызықта көрсетілген.

Сериқ мотор
Енді DC сериқ мотордың жылдамдығын ядро сопротивлениясы басқару әдісі арқылы қолдану үшін қосылу схемасын қарастырайық.

Ядро контурының сопротивлениясы өзгеретінде, бұл контур арқылы ағып өтуінің токы және мотордың ішкі магнит индукциясына да тәсіл етеді. Айнымалы сопротивленияның арқылы болатын напряжение төмендейді, сондықтан ядрога берілетін напряжение азайады. Нәтижесінде, бұл азайту мотордың айналу жылдамдығын төмендетеді.

Сериқ мотордың жылдамдық-ток характеристикасы, мотордың жылдамдығы мен оның арқылы өтуінің токы арасындағы байланысты төмендегі сызықта көрсетілген.

Айнымалы сопротивления Re мәні артқанда, мотор төмен айналу жылдамдығында ишлейді. Себебі, айнымалы сопротивления барлық ядро токын өткізеді, ол толық құрылғы токын үнемі түрде өткізуге және жылтыру немесе жұку қауіпсіздігін жоюға қабілетті болуы керек.

Ядро сопротивлениясы басқару әдісінің әйелдері

• Көптеген электр энергиясы Re сыртқы сопротивлениясында жылу ретінде өткізіледі, бұл өсу қисындылығын және энергия қысымын жаратады.

• Бұл ядро сопротивлениясы басқару әдісі мотордың жылдамдығын нормалды істеп жатқан жылдамдықтан төмендетуге ғана қолданылады, нормалды істеп жатқан жылдамдықтан жоғарылатуға қолданылмайды.

• Айнымалы сопротивленияның әрбір конкретті мәнінде жылдамдықты азайту дәл емес, бірақ моторға қолданылатын жүкке қарай өзгереді, бұл дәл жылдамдық басқаруға қиналдыратады.

• Өсімдіктері мен шектеулерінің себепті, бұл жылдамдық басқару әдісі көбінесе кішкентай өлшемді моторлар үшін гана қолданылады.

DC мотордың магнит индукциясы басқару әдісі

DC моторда магнит индукциясы магниттік ток арқылы пайда болады. Сонымен, бұл әдіс арқылы жылдамдық басқару магниттік токтың өлшемін өзгерту арқылы орындалады.

Шунт мотор

Шунт моторда, RC айнымалы сопротивлениясы шунт магниттік виткалармен сериялық түрде қосылады, төмендегі сызықта көрсетілген. Бұл RC көбінесе шунт магниттік регулятор деп аталады, магниттік токты және содан кейін мотордың магнит индукциясын өзгертуде маңызды рөл атқарады.

Шунт магниттік ток төмендегі теңдеу арқылы беріледі:

RC айнымалы сопротивлениясы магниттік контурға қосылғанда, магниттік токтың ағып өтуін шектейді. Нәтижесінде, магниттік виткалар тағы барлық магнит индукциясы азайады. Бұл магнит индукциясының азайылуы мотордың жылдамдығын арттырады. Сонымен, мотор нормалды, өзгерісіз жылдамдығынан жоғары айналу жылдамдығында ишлейді.

Бұл өзіндік магнит индукциясы басқару әдісінің екі негізгі мақсатында қолданылады. Біріншісі, моторды стандартты істеп жатқан жылдамдықтан жоғары жылдамдыққа өтуге мүмкіндік береді, бұл артқан айналу жылдамдығы қажет болатын қолданбаларда қолайлы. Екіншісі, мотор жүкке тигізілген кезде өзінің жылдамдығының табиғатты төмендейуіне қарсы түсіреді, әртүрлі жүк шарттарында қалыптасқан жылдамдықты қалауға мүмкіндік береді.

Шунт мотордың жылдамдық-момент характеристикасы, мотордың айналу жылдамдығы мен оның жасай алатын момент арасындағы байланысты графикалық түрде көрсетеді. Бұл сызық магнит индукциясы басқару әдісі қолданылғанда мотордың әртүрлі істеу шарттарындағы жұмыс істеу қасиеттерін түсіндіретін маңызды ақпарат береді.

Сериқ мотор

Сериқ моторда магниттік токты өзгерту үшін екі әдіс қолданылады: диверторды пайдалану немесе тапталған магниттік басқару.

Диверторды пайдалану арқылы

Төмендегі сызықта көрсетілген, Rd айнымалы сопротивлениясы сериқ магниттік виткалармен параллель қосылады. Бұл конфигурация цикрдегі токтың таралуын өзгертуге мүмкіндік береді, сонымен магниттік виткалар тағы барлық магнит мейденін өзгертуге түскен.

Бұл құрылғыдағы параллель сопротивления дивертор деп аталады. Rd айнымалы сопротивлениясы бар дивертор қосылғанда, бір бөлігі магниттік виткалардың токынан басқа жерге бағытталады. Сонымен, дивертордың негізгі функциясы магниттік виткалар арқылы өткен токтың өлшемін азайту. Магниттік ток азайғанда, магнит индукциясы да азайады. Бұл магнит индукциясының азайуы мотордың айналу жылдамдығын арттырады.Тапталған магниттік басқаруСериқ моторда магниттік токты өзгерту үшін екінші әдіс - тапталған магниттік басқару. Бұл әдістің қосылу диаграммасы, алғашқы электр байланыстары мен компоненттерін көрсетеді, төмендегі сызықта көрсетілген.

Тапталған магниттік басқару әдісінде, ампер-виткалар активті магниттік виткалардың санын өзгерту арқылы өзгереді. Бұл конфигурация электр тарту жүйелерінде қолданылады. Магниттік виткалар санын өзгерту арқылы, мотордың магниттік виткалары тағы барлық магнит индукциясы өзгереді, сонымен мотордың жылдамдығын дәл басқаруға мүмкіндік береді.

Сериқ мотордың жылдамдық-момент характеристикасы, мотордың айналу жылдамдығы мен оның жасай алатын момент арасындағы байланысты графикалық түрде көрсетеді. Бұл сызық тапталған магниттік басқару әдісі қолданылғанда, инженерлер мен техниктерге мотордың әртүрлі жүк және жылдамдық параметрлерінде қалыптасқан жұмыс істеу қасиеттерін түсіну үшін маңызды ақпарат береді.

Магнит индукциясы басқару әдісінің артықшылықтары
Магнит индукциясы басқару әдісі төмендегі маңызды артықшылықтары бар:

• Қолдану қолайлылығы: Бұл әдіс қарапайым және пайдаланушы-дружественный, оңай жүзеге асыру және қолдануға мүмкіндік береді.

• Аз энергия қысыму: Шунт магниттік виткалар төмен ток талап етеді, сондықтан шунт магниттік виткаларда өткізілетін энергия аз, бұл жалпы өсу қисындылығына үлес қосады.

• Жылдамдықты арттыру механизмі: Магниттік контурдегі демірдің ысытуына байланысты, магнит индукциясы көбінесе нормалды мәнінен жоғары алуға болмайды. Сондықтан, магнит индукциясы басқару әдісі магниттік индукциясын азайтуға байланысты, мотордың айналу жылдамдығын арттыруға үлес қосады.

• Басқарылатын қолдану аймағы: Бірақ, бұл әдіс шектеулі аймақта ғана қолданылады. Магнит индукциясының өте азайтуы мотордың істейісін нестабилді түсіргені мүмкін, бұл оны әртүрлі қажетті дәл басқару және стабилділік қажет болатын кезде ғана қолданылады.