طرق التحكم في سرعة محرك التيار المستمر

يعد التحكم في السرعة أحد أهم خصائص أداء أ محرك العاصمة وهذا هو السبب الرئيسي وراء استمرار استخدام محركات التيار المستمر على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب حركة دقيقة وقابلة للتعديل وسريعة الاستجابة. على عكس محركات التيار المتردد، التي ترتبط سرعتها ارتباطًا وثيقًا بتردد مصدر الطاقة، يمكن تعديل سرعة محرك التيار المستمر بسلاسة واقتصادية من خلال عدة طرق راسخة. يتيح فهم هذه الأساليب للمهندسين ومصممي المنتجات اختيار النهج الأكثر ملاءمة لتطبيق معين، وموازنة عوامل مثل التكلفة والكفاءة ومتطلبات عزم الدوران وتعقيد التحكم.

يتم التحكم في سرعة محرك التيار المستمر من خلال العلاقة بين جهد عضو الإنتاج، والقوة الدافعة الكهربائية الخلفية، ومقاومة عضو الإنتاج، والتدفق المغناطيسي الناتج عن المجال. ومن خلال معالجة أي من هذه العوامل، يمكن زيادة أو تقليل سرعة دوران المحرك. من الناحية العملية، يتم تحقيق ذلك في المقام الأول من خلال ثلاث طرق للتحكم الكهربائي، في حين أن النهج الرابع الميكانيكي البحت باستخدام مخفض علبة التروس - والذي أصبح الآن طريقة رئيسية وحاسمة في تصميم حلول المحرك - يوفر تنظيم السرعة دون أي تعديلات على النظام الكهربائي للمحرك.

التحكم في جهد المحرك

يعد التحكم في جهد المحرك هو الطريقة الأكثر شيوعًا والمطبقة على نطاق واسع لضبط سرعة محرك التيار المستمر. نظرًا لأن سرعة المحرك تتناسب تقريبًا مع الجهد المطبق عبر ملف عضو الإنتاج، فإن زيادة جهد الإمداد يؤدي إلى دوران المحرك بشكل أسرع، بينما يؤدي تقليله إلى إبطاء المحرك. هذه العلاقة تجعل التحكم في جهد عضو الإنتاج وسيلة بديهية وفعالة للغاية لتحقيق ضبط سلس ومستمر للسرعة.

في التطبيقات الحديثة، يتم تنظيم جهد عضو الإنتاج عادةً باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM)، حيث يتنوع متوسط ​​الجهد الكهربي الذي يتم توصيله إلى المحرك عن طريق التبديل السريع لإمدادات الطاقة وإيقافها في دورة عمل يتم التحكم فيها. يوفر هذا الأسلوب كفاءة ممتازة، واستجابة سريعة، ونطاقًا واسعًا لضبط السرعة، مع توليد حرارة قليلة نسبيًا مقارنة بالطرق المقاومة. يعد التحكم في جهد المحرك مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تقل عن السرعة المقدرة للمحرك، حيث يحافظ على خرج عزم دوران ثابت نسبيًا عبر نطاق السرعة القابل للتعديل، مما يجعله الخيار المفضل لمحركات الأقراص الدقيقة، والمعدات الآلية، والأجهزة التي تعمل بالبطارية.

التحكم في التدفق الميداني

بالنسبة للمحركات ذات التيار المستمر، يتم تحديد القوة الدافعة الكهربائية الخلفية بواسطة التدفق المغناطيسي وسرعة الدوران. جهد عضو الإنتاج هو مجموع القوة الدافعة الكهربائية الخلفية وانخفاض الجهد على ملفات عضو الإنتاج. نظرًا لأن انخفاض جهد الملف صغير جدًا في التشغيل المنتظم، فإن جهد عضو الإنتاج يعادل تقريبًا القوة الدافعة الكهربائية الخلفية.

عندما يتم الحفاظ على جهد المحرك وعزم دوران الحمل ثابتين، فإن سرعة المحرك تتناسب عكسيًا مع التدفق المغناطيسي. سيؤدي انخفاض التدفق المغناطيسي إلى خفض القوة الدافعة الكهربائية الخلفية، وزيادة فرق جهد دائرة عضو الإنتاج وزيادة تيار عضو الإنتاج. يعوض التيار الأعلى فقدان عزم الدوران الناتج عن التدفق المغناطيسي الضعيف ويحافظ على عزم دوران ثابت للإخراج. في نهاية المطاف، يعمل المحرك بشكل أسرع مع تدفق مغناطيسي أصغر، وأبطأ مع تدفق مغناطيسي أكبر.

بالنسبة لمحركات التيار المستمر ذات ملفات المجال، يمكن ضبط التدفق المغناطيسي عن طريق تغيير تيار المجال. يتيح المقاوم المتغير المتصل على التوالي داخل دائرة الطاقة لملف المجال التنظيم: تقليل المقاومة سيزيد من تيار المجال ويقوي المجال المغناطيسي ويرفع التدفق المغناطيسي.

محركات التيار المستمر ذات المغناطيس الدائم غير مجهزة بملفات مجالية، ويتم توفير مجالها المغناطيسي بواسطة مغناطيس دائم. لزيادة التدفق المغناطيسي، يمكن استخدام المغناطيسات ذات الأداء المغناطيسي العالي. علاوة على ذلك، فإن حلقة الاحتفاظ المغناطيسية عبارة عن مكون ذو نفاذية مغناطيسية عالية. إنه يقيد التدفق المغناطيسي الضال من المغناطيس ويحسن الدائرة المغناطيسية الداخلية. يؤدي تركيب حلقة الاحتفاظ المغناطيسية إلى تقليل فقدان المغناطيسية وزيادة التدفق المغناطيسي الفعال لتحويل الطاقة الكهروميكانيكية.

التحكم في مقاومة حديد التسليح

يحقق التحكم في مقاومة عضو الإنتاج تقليل السرعة عن طريق إدخال مقاومة متغيرة على التوالي مع دائرة عضو الإنتاج. مع زيادة المقاومة، يزداد انخفاض الجهد عبر المقاومة، مما يترك جهدًا أقل متاحًا لتشغيل المحرك ويؤدي إلى انخفاض السرعة. على العكس من ذلك، فإن تقليل المقاومة يسمح لمزيد من الجهد بالوصول إلى عضو الإنتاج، مما يزيد من السرعة حتى القيمة المقدرة للمحرك.

على الرغم من أن هذه الطريقة بسيطة ومنخفضة التكلفة وسهلة التنفيذ، إلا أنها لها عيوب ملحوظة. يتم تبديد جزء كبير من الطاقة المدخلة على شكل حرارة في المقاوم، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة الإجمالية، خاصة عند السرعات المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك، تسمح هذه الطريقة فقط بتقليل السرعة إلى ما دون السرعة المقدرة وتوفر تحكمًا تقريبيًا نسبيًا مقارنة بالطرق الإلكترونية. ونتيجة لذلك، يقتصر التحكم في مقاومة حديد التسليح بشكل عام على تطبيقات الطاقة المنخفضة، أو أنظمة التحكم الأساسية، أو الحالات التي يكون فيها تعديل السرعة العرضي وغير الحرج كافيًا ولا يتم تبرير حلول القيادة الإلكترونية بالتكلفة.

إضافة مخفض علبة التروس

بالإضافة إلى طرق التحكم الكهربائية الموضحة أعلاه، يمكن أيضًا تعديل سرعة الخرج ميكانيكيًا عن طريق توصيل محرك DC بمخفض علبة التروس. يقلل صندوق التروس من سرعة الدوران التي يوفرها عمود المحرك بينما يزيد بشكل متناسب من عزم الدوران المتوفر عند عمود الخرج، وفقًا لنسبة تخفيض التروس المحددة للتطبيق.

يعد هذا النهج ذا قيمة خاصة عندما يتطلب التطبيق سرعة إخراج ثابتة ويمكن التنبؤ بها والتي تكون أقل بكثير من نطاق التشغيل الطبيعي للمحرك، أو عندما تكون هناك حاجة إلى عزم دوران مرتفع بسرعة منخفضة دون وضع متطلبات كهربائية مفرطة على المحرك نفسه. نظرًا لأن المحرك يمكن أن يستمر في العمل بالقرب من نطاق السرعة والكفاءة الأمثل بينما يتعامل صندوق التروس مع تقليل السرعة، فإن هذا المزيج غالبًا ما يوفر كفاءة ومتانة إجمالية أفضل من الاعتماد على الطرق الكهربائية وحدها لتحقيق سرعات إخراج منخفضة جدًا. تُستخدم مخفضات علبة التروس على نطاق واسع جنبًا إلى جنب مع محركات التيار المستمر المصقولة عبر الروبوتات والأتمتة الصناعية والأجهزة المنزلية وتطبيقات أدوات الطاقة، ويمكن دمجها مع أي من طرق التحكم في السرعة الكهربائية المذكورة أعلاه لمزيد من الضبط الدقيق لسرعة الإخراج النهائية.

الاستنتاج

يعد التحكم في سرعة محركات التيار المستمر أمرًا بالغ الأهمية لتحسين أداء النظام وتعزيز كفاءة الطاقة وتحقيق الوظائف المصممة. عند اختيار الحل المناسب، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار الكامل متطلبات التطبيق الفعلية وأهداف كفاءة الطاقة وميزانيات التكلفة. تتميز محركات DC المصقولة من Hongyang Motor بتصميم مرن ومتوافقة مع حلول التحكم في السرعة المختلفة لتلبية احتياجات العملاء المختلفة. نحن نقدم تكوينات شاملة للمنتج ودعمًا فنيًا احترافيًا لمساعدة المعدات في الوصول إلى أفضل حالة تشغيل لها.