Pamamahala sa Bilis ng DC Motor: Pamamahala sa Resistance ng Armature at Pamamahala sa Field Flux

Ang motor na DC ay isang aparato na nagsasalin ng mekanikal na kapangyarihan sa direktang kuryente. Isa sa mga pinaka - kilalang katangian ng motor na DC ang kanyang kakayahan na mabago ang bilis nito nang madali batay sa partikular na pangangailangan gamit ang simpleng paraan. Ang antas ng ganyang convenient na kontrol sa bilis ay hindi gaanong maaaring makamit sa motor na AC.

Ang mga konsepto ng regulasyon ng bilis at kontrol sa bilis ay iba't iba. Sa kaso ng regulasyon ng bilis, ang bilis ng motor ay nagbabago spontaneamente bilang tugon sa iba't ibang kondisyon ng operasyon. Sa kabilang banda, sa motor na DC, ang pagbabago ng bilis ay sinadya na inilunsad, yaon ay manu-mano ng operator o awtomatiko sa pamamagitan ng mga aparato ng kontrol. Ang bilis ng motor na DC ay matutukoy sa sumusunod na relasyon:

Ang Ekwasyon (1) ay malinaw na nagpapakita na ang bilis ng motor na DC ay depende sa tatlong pangunahing factor: ang supply voltage V, ang resistance ng armature circuit Ra, at ang field flux ϕ, na ito'y ginawa ng field current.

• Kapag ito ay tungkol sa kontrol sa bilis ng motor na DC, ang manipulasyon ng voltage, resistance ng armature, at field flux ay mahalagang konsiderasyon. May tatlong pangunahing teknika para makamit ang kontrol sa bilis ng motor na DC, tulad ng ipinapakita sa ibaba:

• Pagbabago ng Resistance sa Armature Circuit (Armature Resistance o Rheostatic Control)

• Pagbabago ng Field Flux (Field Flux Control)

• Pagbabago ng Inilapat na Voltage (Armature Voltage Control)

Ang mas malalim na pagtuklas ng bawat isa ng mga paraan ng kontrol sa bilis ay ibinibigay sa susunod.
Armature Resistance Control ng Motor na DC (Shunt Motor)
Ang diagram ng koneksyon para sa implementasyon ng armature resistance control sa shunt motor ay ipinapakita sa ibaba. Sa pamamaraang ito, isinasama ang variable resistor Re sa armature circuit. Mahalagang tandaan na ang mga pagbabago sa halaga ng variable resistor na ito ay hindi nakakaapekto sa magnetic flux dahil ang field winding ay direkta na konektado sa supply mains.

Ang characteristic ng bilis - current ng shunt motor ay ipinapakita sa ibaba.

Series Motor
Ngayon, suriin natin ang diagram ng koneksyon para sa kontrol sa bilis ng DC series motor gamit ang pamamaraan ng armature resistance control.

Kapag ang resistance ng armature circuit ay binago, ito ay may epekto sa parehong current na umiiral sa circuit at magnetic flux sa loob ng motor. Ang voltage drop sa variable resistor ay nagbabawas ng voltage na available sa armature. Bilang resulta, ang pagbawas sa inilapat na armature voltage ay nagdudulot ng pagbaba ng rotational speed ng motor.

Ang characteristic curve ng bilis - current ng series motor, na nagpapakita ng relasyon sa pagitan ng bilis ng motor at current na umiiral dito, ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Kapag ang halaga ng variable resistance Re ay tumaas, ang motor ay gumagalaw sa mas mababang rotational speed. Dahil ang variable resistance ay nagdidirekta ng buong armature current, ito ay dapat na disenyo upang patuloy na hawakan ang full - rated armature current nang hindi nag - overheat o nag - fail.

Mga Kakulangan ng Pamamaraan ng Armature Resistance Control

• Isang malaking bahagi ng electrical power ay nasasayang bilang init sa external resistance Re, na nagreresulta sa inefficiencies at energy waste.

• Ang paraan ng armature resistance control ay limitado sa pagbawas ng bilis ng motor sa ilalim ng normal na operasyon; hindi ito nagbibigay ng pagtaas ng bilis sa itaas ng normal na lebel.

• Para sa anumang tiyak na halaga ng variable resistance, ang antas ng pagbawas ng bilis ay hindi fixed kundi nag - uugat depende sa load na inilapat sa motor, kaya mahirap makamit ang precise speed regulation.

• Dahil sa inherent inefficiencies at limitations, ang paraan ng kontrol sa bilis na ito ay karaniwang lamang angkop para sa small - sized motors.

Pamamaraan ng Field Flux Control ng Motor na DC

Ang magnetic flux sa loob ng motor na DC ay ginawa ng field current. Kaya, ang kontrol sa bilis gamit ang paraang ito ay matutugunan sa pamamagitan ng pag - adjust ng magnitude ng field current.

Shunt Motor

Sa shunt motor, isinasama ang variable resistor RC sa series sa shunt field windings, tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Ang RC na ito ay karaniwang tinatawag na shunt field regulator, na may mahalagang papel sa pag - modify ng field current at, sa kasunod, ang magnetic flux ng motor.

Ang shunt field current ay ibinibigay ng ekwasyon na ipinapakita sa ibaba:

Kapag ang variable resistor RC ay isinasama sa field circuit, ito ay nag - restrict ng flow ng field current. Bilang resulta, ang magnetic flux na ginawa ng field windings ay nabawasan. Ang pagbawas ng flux ay may diretang epekto sa bilis ng motor, nagdudulot ng pagtaas nito. Bilang resulta, ang motor ay gumagalaw sa rotational speed na lumampas sa normal, unaltered speed nito.

Ang unique na katangian na ito ay nagbibigay ng field flux control method ng mataas na utilidad para sa dalawang pangunahing layunin. Una, ito ay nagbibigay ng kakayahan sa motor na makamit ang bilis na mas mataas sa standard operating speed, nagbibigay ng flexibility sa mga aplikasyon na nangangailangan ng elevated rotational rates. Pangalawa, ito ay maaaring gamitin upang labanan ang natural na pagbaba ng bilis na nangyayari kapag ang motor ay nasa ilalim ng load, na effectively maintaining a more consistent speed under varying load conditions.

Ang characteristic curve ng bilis - torque para sa shunt motor, na graphically illustrates the relationship between the motor's rotational speed and the torque it can produce, ay ipinapakita sa ibaba. Ang curve na ito ay nagbibigay ng valuable insights sa performance characteristics ng motor sa iba't ibang operating scenarios kapag ang field flux control method ay inilapat.

Series Motor

Sa kaso ng series motor, ang pagbabago ng field current ay maaaring matugunan sa pamamagitan ng isa sa dalawang paraan: yaon ay sa pamamagitan ng paggamit ng diverter o sa pamamagitan ng implementation ng tapped field control.

Sa Pamamagitan ng Diverter

Tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba, isinasama ang variable resistance Rd sa parallel sa series field windings. Ang configuration na ito ay nagbibigay ng pag - manipulate ng current distribution sa circuit, na may epekto sa lakas ng magnetic field na ginawa ng series field windings.

Ang parallel resistor sa setup na ito ay kilala bilang diverter. Kapag ang diverter na may variable resistance Rd ay konektado, ito ay nag - divert ng tiyak na bahagi ng main current away from the series field windings. Bilang resulta, ang pangunahing tungkulin ng diverter ay pababain ang magnitude ng current na umiiral sa field winding. Habang ang field current ay bumababa, ang magnetic flux na ginawa ng field ay nababawasan. Ang pagbawas ng flux ay nagdudulot ng pagtaas ng rotational speed ng motor.Tapped Field ControlAng ikalawang paraan para sa pagbabago ng field current sa series motor ay sa pamamagitan ng tapped field control. Ang corresponding connection diagram, na nagpapakita ng specific electrical connections at components involved sa paraang ito, ay ipinapakita sa ibaba.

Sa tapped field control method, ang ampere - turns ay inaadjust sa pamamagitan ng pagbabago ng bilang ng active field turns. Ang particular na configuration na ito ay highly applicable sa electric traction systems. Sa pamamagitan ng pag - manipulate ng bilang ng field turns, ang magnetic field flux na ginawa ng field winding ng motor ay nababago, na nagbibigay ng precise control sa bilis ng motor.

Ang characteristic curve ng bilis - torque ng series motor, na graphically depicts the relationship between the motor's rotational speed and the torque it can produce under various operating conditions, ay ipinapakita sa ibaba. Ang curve na ito ay nagbibigay ng valuable insights sa performance capabilities ng motor kapag ang tapped field control method ay inilapat, tumutulong sa engineers at technicians na maintindihan kung paano ang motor ay tumutugon sa mga pagbabago sa load at settings ng bilis.

Mga Advantages ng Field Flux Control
Ang field flux control method ay nagbibigay ng maraming notable benefits, tulad ng ipinapakita sa ibaba:

• Ease of Use: Ang approach na ito ay straightforward at user - friendly, facilitating simple implementation at operation.

• Low Power Loss: Dahil ang shunt field ay karaniwang may kaunting current requirement, ang power dissipated sa shunt field ay minimal, na nag - contribute sa improved overall efficiency.

• Speed Increase Mechanism: Dahil sa saturation ng iron core sa magnetic circuit, ang magnetic flux ay hindi maaaring mapataas sa itaas ng normal value. Kaya, ang field flux control ay primarily focused sa weakening ng field, na effectively leads to an increase in the motor's rotational speed.

• Controlled Application Range: Ngunit, importante na tandaan na ang paraan na ito ay applicable lamang sa restricted range. Excessive weakening ng field ay maaaring magresulta sa instability sa operasyon ng motor, limiting its use to specific scenarios kung saan ang precise control at stability ay crucial.