Kontrola hitrosti gornjega toka motorja: Kontrola upora jarmara in kontrola tokovnega toka

Grajeni motor je naprava, ki mehansko energijo pretvarja v električno energijo pravokotnega toka. Eden najbolj opaznih lastnosti grajenega motora je njegova zmogljivost enostavne prilagoditve hitrosti glede na specifične zahteve z uporabo preprostih metod. Ta raven priročnega nadzora hitrosti ni tako enostavno dosegljiva z AC motorjem.

Koncepti regulacije in nadzora hitrosti sta različna. V primeru regulacije hitrosti se hitrost motora samodejno spreminja v odgovor na različne delovne pogoje. Nasprotno, pri grajenem motorju so spremembe hitrosti namerno sprožene bujemanualno operaterjem ali avtomatsko preko nadzornih naprav. Hitrost grajenega motorja je določena z naslednjim odnosom:

Enačba (1) jasno prikazuje, da hitrost grajenega motorja odvisna je od treh ključnih dejavnikov: napetosti oskrbe V, upornosti vezave armature Ra in magnetnega toka ϕ, ki ga generira tok polja.

• Ko pride do nadzora hitrosti grajenega motorja, so ključni razmerji manipulacija napetosti, upornosti vezave in magnetnega toka. Obstajajo tri glavne tehnike za dosego nadzora hitrosti grajenega motorja, ki so podane spodaj:

• Variacija upornosti vezave armature (Nadzor upornosti armature ali reostatični nadzor)

• Variacija magnetnega toka (Nadzor magnetnega toka)

• Variacija uporabljene napetosti (Nadzor napetosti armature)

Nadalje je podan podrobnejši pregled vsake izmed teh metod nadzora hitrosti.
Nadzor upornosti armature grajenega motorja (Shunt Motor)
Povezna shema za izvajanje nadzora upornosti armature na shunt motorju je prikazana spodaj. V tem pristopu je v vezavo armature vstavljen spremenljiv upornik Re. Opomba, spremembe vrednosti tega spremenljivega upornika ne vplivajo na magnetni tok, ker je poljski navoj neposredno povezan na oskrbno omrežje.

Značilnost hitrost-tok shunt motorja je prikazana spodaj.

Serija Motor
Nedavno preučimo povezno shemo za nadzor hitrosti DC serije motorja z metodo nadzora upornosti armature.

Ko je upornost vezave armature prilagojena, hkrati vpliva na tok, ki teče skozi vezavo, in na magnetni tok znotraj motorja. Padec napetosti na spremenljivem uporniku učinkovito zmanjša napetost, dostopno armaturi. Torej ta zmanjševanje uporabljene napetosti armature vodi do zmanjšanja vrtenja motorja.

Krivulja značilnosti hitrost-tok serije motorja, ki prikazuje odnos med hitrostjo motorja in tokom, ki poteka skozi njo, je predstavljena na spodnjem prikazu.

Ko se poveča vrednost spremenljive upornosti Re, motor deluje na nižji hitrosti vrtenja. Ker spremenljiva upornost prevodi celotni tok armature, mora biti konstruirana, da lahko neprekinjeno obvlada celoten nominativni tok armature brez preseganja temperature ali odpovedi.

Nedostatki metode nadzora upornosti armature

• Veliko električne moči se izgubi kot toplota v zunanji upornosti Re, kar povzroča neugodnosti in porabo energije.

• Ta metoda nadzora upornosti armature je omejena na zmanjševanje hitrosti motorja pod normalno delovno hitrostjo; ne omogoča povečanja hitrosti preko normalne ravni.

• Za katero koli dano vrednost spremenljive upornosti, stopnja zmanjševanja hitrosti ni fiksna, ampak namesto tega fluktuira glede na breme, ki je postavljeno na motor, kar čini težko doseči natančno regulacijo hitrosti.

• Iz-za svojih vgrajenih neugodnosti in omejitev je ta pristop nadzora hitrosti tipično primeren le za majhne motorje.

Metoda nadzora magnetnega toka grajenega motorja

Magnetni tok znotraj grajenega motorja je ustvarjen z tokom polja. Torej nadzor hitrosti s to metodo je dosežen z prilagajanjem velikosti toka polja.

Shunt Motor

V shunt motorju je spremenljivi upornik RC povezan zaporedno z shunt poljskimi navoji, kot je prikazano na spodnjem prikazu. Ta RC je pogosto imenovan shunt poljski regulator, ki igra ključno vlogo pri spreminjanju toka polja in nato magnetnega toka motorja.

Tok shunt polja je dan z enačbo, prikazano spodaj:

Ko je spremenljivi upornik RC vstavljen v vezavo polja, omejuje pretok toka polja. Torej magnetni tok, ustvarjen z poljskimi navoji, se zmanjša. To zmanjšanje toka ima neposredni vpliv na hitrost motorja, ki jo poveča. Torej motor deluje na hitrosti vrtenja, ki presega njegovo normalno, nespremenjeno hitrost.

Ta edinstvena značilnost metode nadzora magnetnega toka ji omogoča, da je zelo uporabna za dva glavna namena. Prvič, omogoča motorju, da doseže hitrosti, višje od njegove standardne delovne hitrosti, kar omogoča prožnost v aplikacijah, ki zahtevajo visoke hitrosti vrtenja. Drugič, se lahko uporablja za odpravljanje naravnega padca hitrosti, ki nastane, ko je motor pod bremenom, učinkovito ohranja bolj konstantno hitrost pod različnimi pogoji bremena.

Krivulja značilnosti hitrost-zavorilo za shunt motor, ki grafiko prikazuje odnos med hitrostjo vrtenja motorja in zavorilom, ki ga lahko ustvari, je prikazana spodaj. Ta krivulja ponuja dragocene vpoglede v značilnosti delovanja motorja pod različnimi delovnimi scenariji, ko je uporabljena metoda nadzora magnetnega toka.

Serija Motor

V primeru serije motorja je mogoče spremeniti tok polja z eno od dveh metod: ali z uporabo diverterja ali z implementacijo kontroliranega polja s tapami.

Z Uporabo Diverterja

Kot je prikazano na spodnjem prikazu, je spremenljiva upornost Rd povezana vzporedno s serijami poljskih navoji. Ta konfiguracija omogoča manipulacijo z distribucijo toka znotraj vezave, s čimer vpliva na moč magnetnega polja, ustvarjenega s serijami poljskih navoji.

Vzporedni upornik v tej postavitvi je znan kot diverter. Ko je povezan diverter s spremenljivo upornostjo Rd, odvaja določen delež glavnega toka stran od serij poljskih navoji. Torej primarna funkcija divertera je zmanjšati velikost toka, ki teče skozi navoj polja. Ko se zmanjša tok polja, se tudi zmanjša magnetni tok, ki ga ustvarja polje. To zmanjšanje toka vodi do povečanja hitrosti vrtenja motorja. Kontrolirano polje s tapamiDrugi pristop za spremembo toka polja v seriji motorja je skozi kontrolirano polje s tapami. Ustrezen povezni diagram, ki prikazuje specifične električne povezave in komponente, vključene v to metodo, je predstavljen spodaj.

V metodi kontroliranega polja s tapami se amper-vikovi prilagajajo z menjavo števila aktivnih poljskih vikov. Ta posebna konfiguracija je zelo uporabna v električnih trakcijskih sistemih. S menjavo števila poljskih vikov se spremeni magnetni tok, ustvarjen s poljskim navojem motorja, kar omogoča natančen nadzor nad hitrostjo motorja.

Krivulja značilnosti hitrost-zavorilo za serijo motorja, ki grafiko prikazuje odnos med hitrostjo vrtenja motorja in zavorilom, ki ga lahko ustvari pod različnimi delovnimi pogoji, je prikazana spodaj. Ta krivulja ponuja dragocene vpoglede v sposobnosti delovanja motorja, ko je uporabljena metoda kontroliranega polja s tapami, kar pomaga inženirjem in tehnikom razumeti, kako motor reagira na spremembe bremena in nastavitev hitrosti.

Prednosti nadzora magnetnega toka
Metoda nadzora magnetnega toka ponuja več značilnih prednosti, ki so podane spodaj:

• Enostavnost uporabe: Ta pristop je preprost in uporabniku prijazen, kar omogoča preprosto implementacijo in uporabo.

• Nizka poraba moči: Kako shunt polje običajno zahteva relativno malo toka, je poraba moči znotraj shunt polja minimalna, kar prispeva k izboljšani skupni učinkovitosti.

• Mehanizem za povečanje hitrosti: Zaradi nasititve železnega jedra v magnetni vezavi se magnetni tok običajno ne more povečati preko njegove normalne vrednosti. Torej se metoda nadzora magnetnega toka osredotoča predvsem na oslabljanje polja, kar učinkovito vodi do povečanja hitrosti vrtenja motorja.

• Omejen obseg uporabe: Vendar je pomembno, da ta metoda velja le v omejenem obsegu. Prekomerno oslabljanje polja lahko vodi do nestabilnosti delovanja motorja, kar omejuje njeno uporabo na specifične situacije, kjer so natančen nadzor in stabilnost ključni.