Управление скоростью мотора постоянного тока: Методы, Характеристики производительности и применения

Мотор постоянного тока сочетает постоянный ток с редуктором, что позволяет преобразовывать высокую скорость мотора в меньшую выходную скорость и более высокий пригодный крутящий момент. В промышленной автоматизации, однако, Управление скоростью — это не просто снижение напряжения или выбор большего передаточного числа.

Фактическая рабочая точка мотора постоянного тока определяется несколькими переменными, действующими вместе:

• Напряжение питания

• Характеристики скорости и крутящего момента двигателя

• Крутящий момент нагрузки

• Передаточное число

• Эффективность коробки передач

•Поведение контроллера PWM

• Начальный и пиковый ток

• Рабочий цикл и температура двигателя

Для надёжного управления движением, Мотор, Коробка передач, Контроллер, и механическая нагрузка должна быть выбрана как одна приводная система.

Почему мотор с постоянным током замедляется под нагрузкой?

Распространённая проблема в инженерии заключается в том, что мотор с постоянным током теряет обороты после стендных испытаний, но при установке достигает ожидаемой скорости.

Это явление возникает потому, что все постоянные двигатели теряют скорость при увеличении крутящего момента из-за механической нагрузки. Щеточный мотор постоянного тока требует большего тока якоря для увеличения крутящего момента. Из уравнения моторных потерь, Больший ток приводит к увеличению потерь меди и падению внутреннего напряжения, Поэтому скорость двигателя снижается.

На практике:

Нагрузка увеличивается → увеличивается ток → крутящий момент увеличивается → скорость уменьшается

Поэтому скорость без нагрузки не должна использоваться как основное значение размера. Номинальная скорость при определённой нагрузке гораздо полезнее.

Низкоскоростные приложения заслуживают дополнительного внимания. Если напряжение или рабочий цикл PWM слишком сильно уменьшается, Доступный запас крутящего момента может стать недостаточным для преодоления:

• Трение коробки передач

• Сопротивление подшипникам

• Инерция запуска

• Изменение конвейерных нагрузок

• Механическое несогласование

Результатом может стать скоростная охота, Тяжёлое начало, Чрезмерный ток, или полное заторывание.

Что определяет скорость выхода двигателя постоянного тока?

При выборе редукторного двигателя постоянного тока необходимо учитывать три взаимосвязи.

1. Напряжение и обороты двигателя

Щёточные двигатели постоянного тока имеют линейное отношение вольт к оборотам. Когда напряжение увеличивается, существует прямая корреляция со скоростью вращения. Когда двигатели имеют нагрузку, Сопротивление обмотки, и потери моторов, отношение становится нелинейным.

Минье постоянного тока с зубчатыми передачами работа с системами, работающими от 12 до 220 В. Из-за разнообразия конструкции каждой системы, Приводы могут быть спроектированы под разное оборудование.

2. Механический рабочий диапазон определяется передаточным числом

Мышление в терминах приблизительных значений, Можно склоняться к тому, что:

Выходные обороты = обороты двигателя x передаточное число

Коробка передач с более высоким передаточным числом даёт следующее::

• Меньшие выходные обороты

• Больший выходной крутящий момент

• Большая механическая редукция

Учёт эффективности и потерь коробки передач, Реальный выходной крутящий момент будет ниже.

Mingye предлагает передаточные числа от 3 до 200K. Это позволяет конструкторам ограничивать механический диапазон скоростей перед использованием электронной регулировки.

3. Текущий ток показывает спрос на крутящий момент

Ток двигателя тесно связан с крутящим моментом. Таким образом, контроллеру нужна достаточная ёмкость для тока, превышающего стационарное состояние.

Проверено:

• Номинальный ток

• Стартовый ток

• Ток ускорения

• Реверсивный ток

• Возможный ток срыва

Выбор контроллера только при номинальном текущем токе может привести к срабатыванию от неудобств или перегреву при работе старт-стоп.

ШИМ против. Управление напряжением для постоянного тока

Два распространённых подхода управления — это прямая регулировка напряжения и широтинная модуляция импульса.

Фактор	Управление напряжением	Управление ШИМ
Принцип управления	Изменения приложенного напряжения	Напряжение питания переключателей по рабочим циклам
Поведение на низких скоростях	Может значительно ослабеть	Обычно лучше
Энергоэффективность	Зависит от конструкции регулятора	Обычно выше
Выработка тепла	Может быть выше	Обычно контроллер ниже
Динамическая настройка	Основы	Хорошо
Типичное применение	Простое оборудование	Промышленная автоматизация

ШИМ обеспечивает управление скоростью постоянных редукторных двигателей, устраняя необходимость постоянного рассеивания напряжения через линейный регулятор.

Основное предположение относительно управления скоростью ШИМ заключается в том, что:

50% рабочий цикл = 50% выходных оборотов в минуту

Это предположение ошибочно, Другие параметры, такие как нагрузка, Трение в коробке передач, Условия снабжения, Частота ШИМ и характеристики мотора также влияют на скорость двигателя.

Открытый цикл против. Замкнутое управление редукторными двигателями постоянного тока

Не всем редукторным двигателям постоянного тока требуется энкодер.

Управление открытым контуром

I используется, когда скорость выхода будет постоянной.

Управление открытым контуром используется при:

•Постоянная нагрузка

• Ограниченный диапазон переменной скорости

• Простое управление

• Нет необходимости в синхронизации

Замкнутый контур управления

Управление замкнутым контуром использует датчик скорости двигателя или энкодер для измерения фактической скорости двигателя и управления двигателем соответственно.

Он становится полезным для:

• Регулирование скорости конвейера

• Повторяемость цикла упаковки

• Автоматизированное позиционирование

• Обработка переменной нагрузки

• Многоосевая синхронизация

Требования	Открытая петля	Замкнутый цикл
Базовая регулировка скорости	Подходит	Подходит
Компенсация изменения нагрузки	Лимитированный	Стронг
Точность скорости	Умеренный	Выше
Требуется энкодировщик	Нет	Обычно
Сложность управления	Нижний	Выше

Передаточное число или электронное снижение скорости?

Серьёзная ошибка при выборе DC Gear Motor — попытка полностью снизить скорость электронным способом.

Лучший подход —:

Используйте коробку передач для установления механического диапазона работы, затем используйте ШИМ или замкнутое управление для регулировки в реальном времени.

Обычно следует рассматривать более высокое передаточное число, когда для применения требуется непрерывно низкие обороты с существенным крутящим моментом.

Электронное управление лучше для:

• Мягкий старт

• Переменная скорость производства

• Ускоряющие рампы

• Замедление

• Временная корректировка процесса

Непрерывная работа высокоскоростного двигателя при крайне низком ШИМ-цикле нагрузки может привести к низкой эффективности, Нестабильное поведение на низких скоростях, или тепловые проблемы.

Диапазон соотношения Минье от 3 до 200К, в сочетании с размерами кадров 60–104 мм и вариантами мощности 6 Вт–300 Вт, обеспечивает несколько комбинаций для согласования мощности двигателя и механического уменьшения.

Как подобрать постоянный трансмиссия с нагрузкой

Последовательность выбора выглядит следующим образом:

• Начните с выбора скорости вала коробки передач.

• Опишите постоянный крутящий момент нагрузки.

• Пикер — стартовый и нагрузочный момент для ускорения.

• Выберите передаточное число скорости мотора.

• Игнорируйте крутящий момент и выбирайте двигатель по мощности.

• Проверьте пиковый ток контроллера для запуска и реверса.

• Просмотр рабочего цикла и тепловых границ.

Разные машины требуют разных приоритетов управления.

Применение	Главный вызов	Приоритет управления мотором передачи постоянного тока
Конвейер	Изменение транспортируемой нагрузки	Стабильность скорости
Барьерные ворота	Частый старт/задний ход	Стартовый крутящий момент
Упаковочные машины	Повторяющиеся циклы	Управление ускорением
Электронное оборудование	Ограниченное пространство для установки	Компактное управление скоростью
Обращение с материалами	Переменная нагрузка	Резерв крутящего момента

Компактная интегрированная конструкция DC Gear Motor от Mingye особенно полезна там, где место для установки ограничено, при этом требуется регулируемая передача крутящего момента.

Установка и техническое обслуживание влияют на стабильность скорости

Даже правильно размерный мотор постоянного тока может работать плохо, если игнорировать детали установки.

До ввода в строй, Проверено:

• Напряжение питания на клеммах двигателя под нагрузкой

•Размер кабеля и падение напряжения

• Выравнивание вала и муфт

• Жесткость крепления

• Вентиляция контроллера

• Температура двигателя при длительной низкоскоростной работе

• Экранирование и проводка энкодера с использованием обратной связи

Во время службы, Необычные увеличения тока, Температура, Шум коробки передач, или вибрация может указывать на чрезмерную нагрузку, Плохое выравнивание, Проблемы смазки, или износ снаряжения.

Выбор постоянного тока как полноценной приводной системы

Надёжное управление скоростью с помощью двигателя постоянного тока достигается балансом механического снижения с электронным управлением — а не максимальным использованием одной характеристики.

Mingye предоставляет решения для щеточных шестерённых двигателей постоянного тока, совместимость с напряжением 12V–220V, Варианты мощности 6 Вт–300 Вт, Размеры кадров 60–104 мм, и передаточные числа от 3 до 200K, вместе со стандартными или индивидуальными конфигурациями, CAD/3D-чертежи, и техническая поддержка отбора.

Для барьерных ворот, Электронное оборудование, Конвейеры, Упаковочные машины, и системы автоматизации, обеспечивая Минье реальную скорость, крутящий момент, Рабочий цикл, Установка, а требования к управлению могут помочь сузить конфигурацию мотора и редуктора до окончательного утверждения проектирования оборудования.

Часто задаваемые вопросы

Q1. Какие варианты напряжения предлагаются в продукции Mingye DC Gear Motor?

Продукция Mingye DC Gear Motor имеет широкий диапазон напряжений от 12V до 220V. Эти продукты применимы для средней и крупномасштабной автоматизации, Электронное оборудование, и промышленные приводные системы.

Q2. Какой диапазон мощности охватывает применение моторов Mingye DC??

Доступны редукторные двигатели Mingye DC с мощностью до 300 Вт и выше, при этом требования к мощности зависят от скорости, крутящий момент, Цикл, и механическая нагрузка.

Вопрос 3. Какие передаточные числа доступны в продукции Mingye DC Gear Motor?

Передаточные числа Mingye варьируются от 3 до 200K. Широкий диапазон передаточных числ позволяет инженеру выбирать скорость и точность выхода на основе уровня электронного управления скоростью.

Q4. Какие размеры рамы доступны в продукции Mingye DC Gear Motor?

Доступные варианты рам — 60 мм, 70 мм, 80 мм, 90 мм, и 104 мм, а также другие размеры кадров для компактных и крупных автоматизированных систем.

Q5. Можно ли управлять скоростью мотора постоянного тока Минье с помощью ШИМ??

Щеточный постоянный редукторный мотор легко управляется с помощью PWM управления скоростью при условии, что напряжение мотора, Ток контроллера, Конфигурация PWM, и нагрузка учитываются.