Laikotarpiu 18tūkstamžiuje vyko nuolatinės srovės variklių evoliucija. Nuolatinės srovės variklių plėtra labai sustiprėjo ir jie yra žymiai pritaikyti keliose pramonės šakose. Ankstyvuoju 1800-ųjų laikotarpiu ir su patobulinimais, padarytais 1832 metais, nuolatinės srovės variklius iš pradžių sukūrė britų tyrėjas Sturgeonas. Jis išrado pradinio nuolatinės srovės variklio tipo komutatorių, kur jis taip pat gali imituoti mašinas. Bet gali kilti klausimas, koks yra nuolatinės srovės variklio funkcionalumas ir kodėl svarbu žinoti apie nuolatinės srovės variklio greičio valdymą. Taigi, šis straipsnis aiškiai paaiškina jo veikimą ir įvairius greičio reguliavimo būdus.
Kas yra nuolatinės srovės variklis?
Nuolatinės srovės variklis valdomas naudojant nuolatinę srovę, kai gautą elektros energiją paverčia mechanine. Tai sukelia sukimąsi pačiame įrenginyje, tokiu būdu suteikiant energijos valdyti įvairias programas keliuose domenuose.
Nuolatinės srovės variklio greičio valdymas yra viena iš naudingiausių variklio savybių. Kontroliuodami variklio greitį, galite keisti variklio greitį pagal reikalavimus ir gauti reikiamą operaciją.
Greičio valdymo mechanizmas yra pritaikomas daugeliu atvejų, pavyzdžiui, valdant robotizuotų transporto priemonių judėjimą, variklių judėjimą popieriaus gamyklose ir variklių judėjimą liftuose, kur skirtingų tipų nuolatinės srovės varikliai yra naudojami.
DC variklio darbo principas
Paprastas nuolatinės srovės variklis veikia tokiu principu, kad kai srovę nešantis laidininkas įdedamas į a magnetinis ištikimas d, ji patiria mechaninę jėgą. Praktiškame nuolatinės srovės variklyje armatūra yra srovės laidininkas, o laukas suteikia magnetinį lauką.
Kai laidininkui (armatūrai) tiekiama srovė, jis sukuria savo magnetinį srautą. Magnetinis srautas arba padidina magnetinį srautą dėl lauko apvijų viena kryptimi, arba panaikina magnetinį srautą dėl lauko apvijų. Magnetinio srauto kaupimasis viena kryptimi, palyginti su kita, daro jėgą laidininkui, todėl jis pradeda suktis.
Pagal Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnį besisukantis laidininko veikimas sukelia EML . Šis EML pagal Lenzo dėsnį yra linkęs priešintis priežastis, t.y., tiekiamai įtampai. Taigi nuolatinės srovės variklis turi labai ypatingą savybę reguliuoti savo sukimo momentą esant skirtingai apkrovai dėl galinio EMF.
Kodėl nuolatinės srovės variklio greičio valdymas yra svarbus?
Mašinos greičio valdymas rodo įtaką variklio sukimosi greičiui, kai tai daro tiesioginę įtaką mašinos funkcionalumui ir yra tokia svarbi našumui ir rezultatams. Gręžimo metu kiekvienos rūšies medžiaga turi savo sukimosi greitį ir ji keičiasi ir atsižvelgiant į gręžimo dydį.
Siurblių įrengimo scenarijuje pasikeis pralaidumas, todėl konvejerio juosta turi būti sinchronizuota su funkciniu prietaiso greičiu. Šie veiksniai tiesiogiai arba netiesiogiai priklauso nuo variklio greičio. Dėl to reikėtų atsižvelgti į nuolatinės srovės variklio greitį ir stebėti įvairius greičio reguliavimo metodus.
Nuolatinės srovės variklio greičio valdymas atliekamas rankiniu būdu darbuotojui arba naudojant bet kurį automatinį valdymo įrankį. Atrodo, kad tai prieštarauja greičio ribojimui, kai greičio reguliavimas turi prieštarauti natūraliam greičio pokyčiui dėl veleno apkrovos kitimo.
Greičio valdymo principas
Pagal pirmiau pateiktą paveikslą įtampos lygtis paprastoji Nuolatinės srovės variklis yra
V = Eb + IaRa
V yra tiekiama įtampa, Eb yra galinė EMF, Ia yra armatūros srovė ir Ra yra armatūros varža.
Mes tai jau žinome
Eb = (PøNZ) / 60A.
P - polių skaičius,
A - pastovus
Z - laidininkų skaičius
N- variklio greitis
Įtampos lygtyje pakeisdami Eb reikšmę, gausime
V = (PøNZ) / 60A) + IaRa
Arba V - IaRa = (PøNZ) / 60A
y., N = (PZ / 60A) (V - IaRa) / ø
Pirmiau pateiktą lygtį taip pat galima parašyti taip:
N = K (V - IaRa) / ø, K yra konstanta
Tai reiškia tris dalykus:
- Variklio greitis yra tiesiogiai proporcingas maitinimo įtampai.
- Variklio greitis yra atvirkščiai proporcingas armatūros įtampos kritimui.
- Dėl lauko radinių variklio greitis yra atvirkščiai proporcingas srautui
Taigi nuolatinės srovės variklio greitį galima valdyti trimis būdais:
- Keičiant maitinimo įtampą
- Keičiant srautą ir keičiant srovę per lauko apviją
- Keičiant armatūros įtampą ir keičiant armatūros varžą
Keli nuolatinės srovės variklio greičio valdymo būdai
Kadangi yra dviejų tipų nuolatinės srovės varikliai, čia mes aiškiai aptarsime tiek nuolatinės, tiek ir nuolatinės srovės greičio reguliavimo metodus šunto varikliai.
Nuolatinės srovės variklio greičio valdymas serijos tipais
Jį galima suskirstyti į du tipus:
- Armatūros valdoma technika
- Lauko valdoma technika
Armatūros valdoma technika dar skirstoma į tris tipus
- Armatūros valdomas pasipriešinimas
- Manevrinis armatūros valdymas
- Armatūros gnybto įtampa
Armatūros valdomas atsparumas
Ši technika yra plačiausiai naudojama ten, kur reguliavimo varža turi nuoseklų ryšį su variklio tiekimu. Žemiau pateiktas paveikslėlis tai paaiškina.
Armatūros atsparumo kontrolė
Galios nuostolių, atsirandančių nuolatinės srovės variklio valdomojoje varžoje, galima nepaisyti, nes ši reguliavimo technika dažniausiai naudojama ilgą laiką, siekiant sumažinti greitį esant nedidelėms apkrovos situacijoms. Tai yra ekonomiška patvaraus sukimo momento technika, kuri daugiausia naudojama kranų, traukinių ir kitų transporto priemonių vairavimui.
Manevrinis armatūros valdymas
Čia reostatas bus tiek serijinis, tiek manevrinis ryšys su armatūra. Įtampos lygis, kuris taikomas armatūrai, pasikeis ir tai keičiasi keičiant serijas reostatas . Žadinimo srovės pokytis vyksta keičiant šunto reostatą. Ši greičio reguliavimo nuolatinės srovės variklyje technika nėra tokia brangi dėl didelių greičio reguliavimo varžų galios nuostolių. Greitis gali būti tam tikru mastu reguliuojamas, bet ne didesnis už įprastą greičio lygį.
Manevruoto nuolatinės srovės variklio greičio valdymo metodas
Armatūros gnybto įtampa
Nuolatinės srovės variklio greitis taip pat gali būti pasiekiamas per maitinimą į variklį, naudojant individualią kintamą maitinimo įtampą, tačiau šis metodas yra brangus ir nėra plačiai įgyvendinamas.
Lauko valdoma technika dar skirstoma į du tipus:
- Lauko nukreipėjas
- Bakstelėtojo lauko valdymas (Tapped field control)
Lauko nukreipimo technika
Šioje technikoje naudojamas nukreipiklis. Srauto greitį, kuris yra visame lauke, galima sumažinti, manevruojant tam tikrą variklio srovės dalį serijos lauke. Kuo mažesnis nukreipiklio pasipriešinimas, tuo mažesnė lauko srovė. Ši technika naudojama daugiau nei įprastu greičių diapazonu ir yra įgyvendinama visose elektrinėse pavarose, kur greitis padidėja, kai sumažėja apkrova.
Lauko nukreipiklio nuolatinės srovės variklio greičio valdymas
Paliečiamo lauko valdymas
Taip pat sumažinus srautą, greitis bus padidintas ir tai pasiekiama sumažinant lauko apvijos posūkius iš tos vietos, kur vyksta srovės srautas. Čia lauko apvijoje išimamas bakstelėjimų skaičius ir ši technika naudojama elektriniuose traktoriuose.
DC šuntavimo variklio greičio valdymas
Jį galima suskirstyti į du tipus:
- Lauko valdoma technika
- Armatūros valdoma technika
Nuolatinės srovės šunto variklio lauko valdymo metodas
Taikant šį metodą, keičiamas magnetinis srautas dėl lauko apvijų, kad būtų galima pakeisti variklio greitį.
Kadangi magnetinis srautas priklauso nuo srovės, tekančios per lauko apviją, jį galima keisti keičiant srovę per lauko apviją. Tai galima pasiekti naudojant kintamą rezistorių nuosekliai su lauko apvijos rezistoriumi.
Iš pradžių, kai kintamasis rezistorius yra minimalioje padėtyje, vardinė srovė teka per lauko apviją dėl vardinės maitinimo įtampos, todėl greitis išlieka normalus. Palaipsniui didinant varžą, srovė per lauko apviją mažėja. Tai savo ruožtu sumažina pagamintą srautą. Taigi variklio greitis viršija jo normaliąją vertę.
Nuolatinės srovės šunto variklio atsparumo armatūrai valdymo metodas
Taikant šį metodą, nuolatinės srovės variklio greitį galima reguliuoti kontroliuojant armatūros pasipriešinimą, kad būtų galima valdyti įtampos kritimą armatūroje. Šis metodas taip pat naudoja kintamą rezistorių nuosekliai su armatūra.
Kai kintamasis rezistorius pasiekia mažiausią vertę, armatūros varža yra normali, todėl armatūros įtampa krinta. Palaipsniui didinant varžos vertę, įtampa visoje armatūroje mažėja. Tai savo ruožtu sumažina variklio greitį.
Šiuo metodu variklio greitis pasiekiamas žemiau įprasto diapazono.
DC šuntavimo variklio armatūros įtampos valdymo metodas (Wardo Leonardo metodas)
Wardo Leonardo technika Nuolatinės srovės variklio greičio valdymo grandinė rodomas taip:
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje M yra pagrindinis variklis, kuriame turi būti reguliuojamas jo greitis, o G atitinka individualiai sužadintą nuolatinės srovės generatorių, kai jis varomas naudojant trifazį variklį ir gali būti sinchroninis arba asinchroninis. Šis nuolatinės srovės generatoriaus ir kintamosios srovės variklių derinio modelis vadinamas M-G rinkiniu.
Generatoriaus įtampa keičiama keičiant generatoriaus lauko srovę. Šis įtampos lygis, kai jis tiekiamas nuolatinės srovės variklio armatūros daliai, tada M yra skirtingas. Norint, kad variklio lauko srautas būtų pastovus, variklio lauko srovę reikia palaikyti pastovią. Kai variklio greitis reguliuojamas, variklio armatūros srovė turi būti tokia pati kaip vardinio lygio.
Pateikta lauko srovė bus kitokia, todėl armatūros įtampos lygis kinta nuo „0“ iki vardinio lygio. Kadangi greičio reguliavimas atitinka vardinę srovę ir nuolatinį variklio lauko srautą bei lauko srautą iki tol, kol pasiekiamas vardinis greitis. Kadangi galia yra greičio ir sukimo momento sandauga ir ji turi tiesioginę proporciją greičiui. Tai padidinus galią, greitis didėja.
Abu aukščiau paminėti metodai negali užtikrinti greičio reguliavimo pageidaujamame diapazone. Be to, srauto valdymo metodas gali turėti įtakos komutacijai, tuo tarpu armatūros valdymo metodas reiškia didžiulį energijos praradimą dėl to, kad jis naudoja nuosekliai varžą su armatūra. Todėl dažnai pageidautinas kitas metodas - tas, kuris valdo maitinimo įtampą variklio greičiui reguliuoti.
Vadinasi, taikant Ward Leonard techniką, reguliuojama varomoji pavara ir pastovi sukimo momento vertė gaunama nuo minimalaus greičio lygio iki pagrindinio greičio lygio. Lauko srauto reguliavimo technika daugiausia naudojama, kai greičio lygis yra didesnis nei bazinio greičio.
Čia, funkcionalume, armatūros srovė palaikoma pastoviu lygiu nurodytu dydžiu, o generatoriaus įtampos vertė yra pastovi. Taikant tokį metodą, lauko apvija gauna fiksuotą įtampą, o armatūra - kintamą įtampą.
Viena iš tokių įtampos valdymo metodų apima skirstomojo mechanizmo naudojimą kintamai įtampai į armatūrą tiekti, o kita - kintamosios srovės varikliu varomą generatorių, kad būtų užtikrinta kintama įtampa armatūrai ( Ward-Leonard sistema ).
palatos Leonardo metho privalumai ir trūkumai d yra:
Ward Leonard technikos naudojimas nuolatinės srovės variklio greičio valdymui yra šie:
- Į abi puses galima sklandžiai kontroliuoti prietaiso greitį, esant didesniam diapazonui
- Ši technika turi būdingą stabdymo gebėjimą
- Galinės reaktyviosios įtampos amperai atsveriami per pavarą, o intensyviai sužadintas sinchroninis variklis veikia kaip pavara, taigi galios koeficientas padidės
- Kai mirksi apkrova, varomasis variklis yra asinchroninis variklis smagračio, kuris naudojamas mirksinčiai apkrovai sumažinti iki minimalaus lygio
Wardo Leonardo technikos trūkumai yra šie:
- Kadangi ši technika turi variklio ir generatoriaus rinkinį, kaina yra didesnė
- Prietaisą yra sudėtinga kurti ir jis taip pat yra sunkiasvoris
- Norint įdiegti reikia daugiau vietos
- Reikia reguliariai prižiūrėti, o pamatai nėra ekonomiški
- Bus didžiuliai nuostoliai, todėl sumažėja sistemos efektyvumas
- Sukuriama daugiau triukšmo
Ir Wardo Leonardo metodo taikymas yra sklandus nuolatinės srovės variklio greičio valdymas. Keletas pavyzdžių yra minų keltuvai, popieriaus gamyklos, keltuvai, valcavimo staklės ir kranai.
Be šių dviejų metodų, plačiausiai naudojama technika nuolatinės srovės variklio greičio valdymas naudojant PWM norint pasiekti nuolatinės srovės variklio greičio kontrolę. PWM apima variklio vairuotojui skirtingo pločio impulsų valdymą, siekiant valdyti varikliui taikomą įtampą. Šis metodas yra labai efektyvus, nes energijos nuostoliai yra kuo mažesni ir nereikalauja jokios sudėtingos įrangos.
Įtampos valdymo metodas
Pirmiau pateikta blokinė schema reiškia paprastą elektros variklio greičio reguliatorius . Kaip pavaizduota aukščiau pateiktoje blokinėje diagramoje, mikrovaldiklis naudojamas PWM signalams tiekti variklio vairuotojui. Variklio vairuotojas yra L293D IC, sudarytas iš H tilto grandinių, skirtų varikliui valdyti.
PWM pasiekiamas keičiant impulsus, taikomus variklio tvarkyklės IC įjungimo kaiščiui valdyti variklio įtampą. Impulsų kitimą atlieka mikrovaldiklis, įvesdamas signalą iš mygtukų. Čia yra du mygtukai, kurių kiekvienas skirtas impulsų veikimo ciklui sumažinti ir padidinti.
Taigi, šiame straipsnyje buvo išsamiai paaiškinta įvairi nuolatinės srovės variklio greičio reguliavimo technika ir tai, kaip svarbiausia laikytis greičio reguliavimo. Be to, rekomenduojama žinoti apie 12v nuolatinės srovės variklio greičio reguliatorius .
