Какие существуют способы регулирования скорости двигателя постоянного тока?

Эта статья в первую очередь будет посвящена двигателям постоянного тока с целью предоставить читателям представление об их характеристиках и связанной с ними информации.

I. Три метода управления скоростью двигателя постоянного тока

Три метода управления скоростью двигателя постоянного тока:

1. Метод управления скоростью переключения электродов: путем переключения электродов изменяется схема обмотки якоря, изменяя количество пар полюсов двигателя, тем самым изменяя скорость двигателя. Преимуществами этого метода являются его простая структура, высокая надежность и низкая стоимость, однако диапазон регулирования скорости относительно невелик и обычно подходит только для применений, где не требуется высокая-точность регулирования скорости.

2. Метод регулирования скорости регулирования напряжения: путем изменения напряжения питания двигателя регулируется скорость двигателя. Преимуществами этого метода являются широкий диапазон регулирования скорости и высокая точность регулировки, но он требует специального регулятора напряжения, что приводит к относительно более высокой стоимости.

3. Метод управления скоростью ШИМ: путем изменения рабочего цикла двигателя можно контролировать скорость двигателя. Входное постоянное напряжение преобразуется в импульсный сигнал, а среднее значение напряжения двигателя контролируется путем управления рабочим циклом импульса, тем самым достигая регулирования скорости двигателя. Этот метод предлагает широкий диапазон регулирования скорости и высокую точность, но требует специального ШИМ-контроллера скорости, что приводит к относительно более высокой стоимости. В то же время управление скоростью с помощью ШИМ генерирует высокочастотный шум и электромагнитные помехи, что требует принятия соответствующих мер для их подавления. Основной принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ): метод управления заключается в управлении включением-выключением коммутационных устройств схемы инвертора для получения на выходе серии импульсов одинаковой амплитуды. Эти импульсы используются для замены синусоидальной волны или требуемой формы сигнала. То есть за полпериода выходного сигнала генерируются несколько импульсов, так что эквивалентное напряжение каждого импульса представляет собой синусоидальную волну, что приводит к плавному выходному сигналу с меньшим количеством гармоник низкого-порядка.

Модулируя ширину каждого импульса по определенным правилам, можно изменить величину выходного напряжения схемы инвертора, а также изменить выходную частоту.

Например, если синусоидальную полуволну-волну разделить на N равных частей, синусоидальную полуволну-волну можно рассматривать как форму волны, состоящую из N взаимосвязанных импульсов. Эти импульсы имеют одинаковую ширину, все равны π/n, но неравную амплитуду, причем вершина каждого импульса представляет собой не горизонтальную прямую линию, а кривую, причем амплитуда каждого импульса изменяется по синусоидальному закону. Если вышеуказанную последовательность импульсов заменить равным количеством прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды, но неравной ширины, так что средняя точка каждого прямоугольного импульса совпадает со средней точкой соответствующего синусоидального сегмента, а площадь (т. е. импульс) каждого прямоугольного импульса равна площади соответствующего синусоидального сегмента, получается последовательность импульсов, которая представляет собой форму ШИМ-сигнала. Видно, что ширина каждого импульса изменяется по синусоидальному закону.

В соответствии с принципом равного импульса, приводящего к равному эффекту, форма сигнала ШИМ и синусоидальная полуволна-эквивалентны. Форма сигнала ШИМ для отрицательного полупериода синусоидальной волны может быть получена тем же методом. В форме сигнала ШИМ амплитуда каждого импульса одинакова. Чтобы изменить амплитуду эквивалентной выходной синусоидальной волны, просто измените ширину каждого импульса на тот же коэффициент масштабирования. Таким образом, в преобразователях переменного тока-постоянного тока-переменного тока амплитуда импульсного напряжения, выдаваемого схемой ШИМ-инвертора, равна амплитуде напряжения на стороне постоянного тока.

II. Техническое обслуживание коммутаторов двигателей постоянного тока

(1) Поверхность коллектора должна быть гладкой и иметь однородную темно-коричневую блестящую оксидную пленку. Если поверхность коллектора загрязнена угольным порошком или маслом, ее следует очистить грушей или протереть мягкой тканью, смоченной спиртом, для обеспечения чистоты.

(2) Если на поверхности коммутатора появляются признаки износа, такие как чрезмерное искрообразование, шероховатость, неровности или подгорание, двигатель следует остановить. Поверхность следует отполировать мелкой наждачной бумагой класса «0», чтобы восстановить-оксидную пленку. Если поверхность коллектора слишком шероховатая, неровная или имеет значительный износ, коллектор следует -обработать повторно. При механической обработке концы обмотки якоря и соединительные лапки следует закрывать бумагой во избежание попадания металлической стружки. Скорость резания должна составлять 2 метра в секунду, а глубина резания и скорость подачи не должны превышать 0,1 мм. После механической обработки на сегментах коллектора следует снять фаски, а при необходимости слюду между сегментами подрезать, чтобы слюда не выступала над сегментами коллектора.

(3) Убедитесь, что канавки слюды чистые, а края сегментов коллектора гладкие и без заусенцев.

(4) Обеспечивая качество поверхности коллектора, необходимо также внимательно наблюдать и контролировать коммутационные искры в ходе повседневной эксплуатации. Обычно точечные или зернистые искры редко и равномерно распределяются по большей части щеток, что считается нормальным коммутационным искрением. Однако треск, огненные шары или брызги искр считаются вредными. При возникновении кольцевой-искры двигатель не должен продолжать работать.