Driven By Excellence

Приводы постоянного тока обеспечивают возможность управления скоростью и крутящим моментом мощных двигателей постоянного тока в различных промышленных и других подобных приложениях. Управление скоростью может быть достигнуто с помощью приводов постоянного тока несколькими способами. На клеммы двигателя постоянного тока может быть подано напряжение, или к якорю может быть приложено внешнее сопротивление.

Другой метод заключается в изменении потока на полюс двигателя. Первые два метода включают регулировку якоря двигателя, а последний метод включает регулировку поля двигателя. Эти методы называются «управление якорем» и «управление полем».

Узнайте об основах управления двигателем

А Постоянный ток — двигатель постоянного тока — это устройство, которое получает электрическую энергию и преобразует ее в механическую энергию. Они делают это через материал проводника, который проводит ток внутри и передает его на спиральные провода, называемые обмотками. Импульсный ток создает магнитные поля, которые взаимодействуют с магнитами на роторе.

Если магниты и поле притягиваются, двигатель вращается в одну сторону. И наоборот, два отталкивающих поля заставляют двигатель вращаться в противоположном направлении. Коммутатор — внутренний компонент — подает постоянный ток на обмотки, чтобы продолжать генерировать магнитные поля и вращать двигатель.

Двигатели постоянного тока входят в стандартную комплектацию промышленного оборудования благодаря двум уникальным характеристикам. Эти двигатели могут запускаться, реверсироваться или останавливаться по требованию, что очень важно для производства. Они также поддерживают контроль скорости, что является еще одним необходимым условием для точной работы станка.

Для многих применений требуется регулировка скорости двигателя постоянного тока, что обеспечивает максимальную функциональность и производительность машины. Делать это преднамеренно и по мере необходимости требует контроля скорости. Операторы могут делать это вручную или полагаться на автоматизированные технологические устройства. Управление скоростью двигателя постоянного тока отличается от регулирования скорости, которое поддерживает постоянную скорость, несмотря на колебания нагрузки.

Регуляторы скорости бывают двух основных видов — управление якорем и управление полем. Изменения напряжения на клеммах или воздействия внешнего сопротивления выполняют функцию управления якорем. И наоборот, изменение магнитного потока является методом управления полем.

Двигатели постоянного тока работают на принципах нескольких законов электричества. Закон Фарадея об электромагнетизме гласит, что проводник с током подвергается механической силе при встрече с магнитным полем. «Правило левой руки» Флеминга гласит, что движение проводника всегда перпендикулярно магнитному полю и току.

По закону Ленца возникающее электромагнитное поле (ЭДС) сопротивляется напряжению, создавая явление, называемое обратной ЭДС. Эта обратная ЭДС придает двигателям постоянного тока уникальную способность балансировать крутящий момент при различных нагрузках.

При управлении якорем напряжение изменяется несколькими способами. Один из способов – реализовать сопротивление якоря, которое включает последовательное подключение переменного сопротивления к цепи якоря. Как только сопротивление увеличивается, ток, протекающий через цепь, уменьшается, а падение напряжения на якоре становится меньше, чем напряжение в сети. Это, в свою очередь, снижает скорость двигателя пропорционально приложенному напряжению. Метод управления сопротивлением якоря используется в приложениях, требующих изменения скорости двигателя в течение более коротких периодов времени, а не непрерывно. Другими методами управления якорем являются контроль напряжения якоря и контроль сопротивления шунта.

Чтобы определить скорость двигателя постоянного тока, вам нужно чистое напряжение — напряжение питания плюс противо-ЭДС. Из этого числа вычтите ток якоря, умноженный на сопротивление якоря. Разделите этот результат на магнитный поток на полюс, чтобы найти скорость двигателя постоянного тока.

Управление якорем представляет собой систему с замкнутым контуром, тогда как управление полем представляет собой систему с разомкнутым контуром. Замкнутые системы часто являются предпочтительным выбором для операторов и бизнес-лидеров, которые ищут стабильность и удобство автоматизированного процесса. Двигатели, управляемые якорем, обеспечивают почти непревзойденную точность и управляемость, а также широкий диапазон изменения скорости.

Дополнительные преимущества двигателей постоянного тока с управлением якорем включают:

• Постоянный ток возбуждения и крутящий момент: При использовании метода управления якорем уровни тока возбуждения и крутящего момента остаются постоянными на протяжении всего применения. Независимо от скорости двигателя, вы можете положиться на эти факторы.
• Быстрое и простое изменение скорости: Двигатели постоянного тока с управлением якорем известны своей исключительной регулировкой скорости, которая позволяет операторам изменять скорость по мере необходимости в обоих направлениях.

Хотя двигатели с управлением якорем быстродействующие и идеально подходят для кратковременных фиксированных процессов, у них есть несколько недостатков, которые следует учитывать при сравнении управления якорем с управлением полем:

• Более высокие первоначальные затраты: Метод управления якорем часто дороже, чем метод управления полем.
• Низкая энергоэффективность: Одна из причин, по которой управление якорем чаще всего используется в течение более коротких промежутков времени, заключается в том, что при изменении скорости теряется большое количество энергии. Эта потеря мощности делает процесс менее энергоэффективным и более дорогостоящим в целом.

При использовании метода управления полем для двигателей постоянного тока поле ослабляется для увеличения скорости или может быть усилено для снижения скорости двигателя. Достижение скоростей, превышающих номинальную скорость, может быть достигнуто за счет включения переменного сопротивления последовательно цепи возбуждения, изменения сопротивления магнитной цепи или изменения приложенного напряжения двигателя к цепи возбуждения (при подаче постоянного напряжения на цепь возбуждения). цепь якоря).

В качестве системы с разомкнутым контуром метод управления полем идеально подходит для операторов, которым требуется экономичность, плавная работа и стабильная производительность. Двигатели постоянного тока с полевым управлением чаще используются для более длительных процессов из-за их надежности и удобства. В отличие от двигателей, управляемых якорем, управление полем обеспечивает скорость, превышающую нормальный диапазон.

К основным преимуществам этого метода относятся:

• Низкие затраты: Метод управления полем является очень экономичной формой управления двигателем. Он прост в использовании и управлении, а более низкие эксплуатационные расходы делают его рентабельным в долгосрочной перспективе. Для производителей или инженеров с ограниченным бюджетом это идеальное решение.
• Минимальные потери мощности: Скорость двигателя постоянного тока, управляемого полем, изменяется за счет магнитного поля, а не якоря. В результате этот метод обычно тратит меньше энергии. Дополнительная энергоэффективность может сэкономить время и деньги, помогая окружающей среде.

Электродвигатели постоянного тока с полевым управлением просты и удобны, что делает их популярным выбором для операторов двигателей и производителей. С другой стороны, есть определенные случаи, когда другой метод управления двигателем может быть более эффективным. К недостаткам полевого контроля относятся:

• Ограничения по скорости: Если ваше приложение требует, чтобы вы отрегулировали скорость двигателя ниже нормальной, вам может быть лучше выбрать метод управления якорем. Двигатели постоянного тока с полевым управлением могут работать только со скоростью, превышающей нормальную. Более высокие скорости также могут привести к меньшему крутящему моменту.
• Пониженная устойчивость: Метод управления полем позволяет операторам получать более высокие скорости, чем обычно. Тем не менее, его общий диапазон может быть снижен из-за отсутствия стабильности. С более слабым полем вы сможете безопасно превысить только определенные скорости.

Сравните несколько приводов постоянного тока, чтобы найти тот, который обеспечит эффективное и экономичное управление вашим двигателем постоянного тока. Приводы постоянного тока имеют специальные функции и возможности для удовлетворения различных потребностей. Приводы постоянного тока могут быть регенеративными или нерегенеративными, с различной мощностью, конструкциями крепления и т. д.

Руководство по применению систем управления

Существуют различные способы управления скоростью двигателей в зависимости от конфигурации двигателя. Вот некоторые типичные для серийных двигателей:

• Метод контроля сопротивления якоря: Этот подход требует контроля сопротивления в соединении с источником питания. Чаще всего снижают скорость при небольших нагрузках.
• Регулятор шунтирующего якоря: В этой технике используется реостат, который изменяет подачу напряжения.
• Контроль напряжения на клеммах якоря: Этот метод основан на отдельном источнике напряжения с регулируемым входом.
• Метод полевого дивертора: При таком подходе вы уменьшаете поток поля за счет шунтирования вокруг серии, чтобы снизить сопротивление и увеличить скорость.