DC 모터 속도 제어를위한 중요한 방법에 대해 알고

문제를 제거하기 위해 도구를 사용해보십시오





18 년 동안세기 자체에 DC 모터의 진화가있었습니다. DC 모터의 개발은 광범위하게 향상되었으며 여러 산업에 크게 적용됩니다. 1800 년대 초반에 1832 년에 개선 된 기능으로 DC 모터는 영국 연구원 Sturgeon에 의해 처음 개발되었습니다. 그는 기계를 시뮬레이션 할 수있는 기능이있는 DC 모터의 초기 정류자 유형을 발명했습니다. 그러나 DC 모터의 기능이 무엇이며 DC 모터 속도 제어에 대해 아는 것이 왜 중요한지 궁금 할 수 있습니다. 따라서이 기사에서는 작동 및 다양한 속도 제어 기술을 명확하게 설명합니다.

DC 모터 란?

DC 모터는 수신 된 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 직류를 사용하여 작동합니다. 이는 장치 자체의 회전 변화를 유발하여 여러 도메인에서 다양한 애플리케이션을 작동 할 수있는 전력을 제공합니다.




DC 모터 속도 제어는 모터의 가장 유용한 기능 중 하나입니다. 모터의 속도를 제어하여 요구 사항에 따라 모터의 속도를 변경하고 필요한 작동을 얻을 수 있습니다.

속도 제어 메커니즘은 로봇 차량의 움직임, 제지 공장의 모터 움직임, 엘리베이터의 모터 움직임과 같은 많은 경우에 적용 할 수 있습니다. 다양한 유형의 DC 모터 사용됩니다.



DC 모터의 작동 원리

간단한 DC 모터는 전류 전달 도체가 자기 충실한 d, 기계적 힘을 경험합니다. 실제 DC 모터에서 전기자는 전류를 전달하는 도체이며 자기장은 자기장을 제공합니다.

도체 (아마추어)에 전류가 공급되면 자체 자속이 생성됩니다. 자속은 한 방향의 계자 권선으로 인한 자속에 더해 지거나 계자 권선으로 인한 자속을 상쇄합니다. 다른 방향에 비해 한 방향으로의 자속 축적은 도체에 힘을 가하여 회전을 시작합니다.


패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면 도체의 회전 동작은 EMF . 이 EMF는 Lenz의 법칙에 따라 원인, 즉 공급 전압에 반대하는 경향이 있습니다. 따라서 DC 모터는 역기전력으로 인해 부하가 변하는 경우 토크를 조정하는 매우 특별한 특성이 있습니다.

DC 모터 속도 제어가 중요한 이유는 무엇입니까?

기계의 속도 제어는 모터의 회전 속도에 미치는 영향을 보여줍니다. 이는 기계 기능에 직접적인 영향을 미치며 성능과 성능 결과에 매우 중요합니다. 드릴링시 모든 종류의 재료에는 자체 회전 속도가 있으며 드릴 크기에 따라 달라집니다.

펌프 설치 시나리오에서 처리 속도가 변경되므로 컨베이어 벨트가 장치의 기능 속도와 동기화되어야합니다. 이러한 요소는 모터의 속도에 직접 또는 간접적으로 의존합니다. 따라서 DC 모터 속도를 고려하고 다양한 속도 제어 방법을 관찰해야합니다.

DC 모터 속도 제어는 작업자가 수동으로 수행하거나 자동 제어 도구를 사용하여 수행됩니다. 이는 샤프트 부하의 변동으로 인해 속도의 자연적 변동에 반대되는 속도 조절이 필요한 속도 제한과 대조되는 것 같습니다.

속도 제어의 원리

위 그림에서 간단한 전압 방정식 DC 모터 이다

V = Eb + IaRa

V는 공급 전압, Eb는 역기전력, Ia는 전기자 전류, Ra는 전기자 저항입니다.

우리는 이미 알고 있습니다

Eb = (PøNZ) / 60A.

P – 극 수,

A – 상수

Z – 도체 수

N- 모터의 속도

전압 방정식에서 Eb 값을 대체하면

V = (PøNZ) / 60A) + IaRa

또는 V – IaRa = (PøNZ) / 60A

즉, N = (PZ / 60A) (V-IaRa) / ø

위의 방정식은 다음과 같이 작성할 수도 있습니다.

N = K (V-IaRa) / ø, K는 상수

이것은 세 가지를 의미합니다.

  1. 모터의 속도는 공급 전압에 정비례합니다.
  2. 모터의 속도는 전기자 전압 강하에 반비례합니다.
  3. 모터의 속도는 현장 결과로 인해 자속에 반비례합니다.

따라서 DC 모터의 속도는 세 가지 방법으로 제어 할 수 있습니다.

  • 공급 전압을 변경하여
  • 플럭스를 변경하고 계자 권선을 통해 전류를 변경함으로써
  • 전기자 전압을 변경하고 전기자 저항을 변경하여

DC 모터 속도 제어의 여러 기술

DC 모터에는 두 가지 유형이 있으므로 여기서는 DC 시리즈와 DC 시리즈의 속도 제어 방법을 명확하게 설명합니다. 션트 모터.

직렬 유형의 DC 모터 속도 제어

두 가지 유형으로 분류 할 수 있으며 다음과 같습니다.

  • 전기자 제어 기술
  • 현장 제어 기술

전기자 제어 기술은 세 가지 유형으로 더 분류됩니다.

  • 전기자 제어 저항
  • 션트 전기자 제어
  • 전기자 단자 전압

전기자 제어 저항

이 기술은 조절 저항이 모터 전원과 직렬로 연결된 경우 가장 널리 사용됩니다. 아래 그림이이를 설명합니다.

전기자 저항 제어

전기자 저항 제어

DC 시리즈 모터의 제어 저항에서 발생하는 전력 손실은 경부 하 시나리오에서 속도를 낮추기 위해 주로 장기간 사용되기 때문에 무시할 수 있습니다. 지속적인 토크를위한 비용 효율적인 기술이며 주로 크레인, 기차 및 기타 차량 운전에 구현됩니다.

션트 전기자 제어

여기에서 가변 저항기는 전기자와 직렬 및 분로 연결됩니다. 전기자에 적용되는 전압 레벨이 변경되며 이는 시리즈를 변경하여 달라집니다. 가감 저항기 . 여기 전류의 변화는 션트 가변 저항을 변경하여 발생합니다. DC 모터에서 속도를 제어하는이 기술은 속도 조절 저항의 상당한 전력 손실로 인해 비용이 많이 들지 않습니다. 속도는 어느 정도 조절 될 수 있지만 정상 속도 수준 이상은 아닙니다.

션트 전기자 DC 모터 속도 제어 방법

션트 전기자 DC 모터 속도 제어 방법

전기자 단자 전압

DC 시리즈 모터의 속도는 개별 가변 공급 전압을 사용하여 모터에 전원을 공급하여 수행 할 수도 있지만이 방법은 비용이 많이 들고 광범위하게 구현되지 않습니다.

현장 제어 기술은 두 가지 유형으로 더 분류됩니다.

  • 필드 전환기
  • 탭 필드 제어 (탭 필드 제어)

필드 전환기 기술

이 기술은 전환기를 사용합니다. 필드를 가로 지르는 플럭스 속도는 직렬 필드에 걸쳐 모터 전류의 일부를 분로함으로써 감소시킬 수 있습니다. 디 버터의 저항이 적을수록 계자 전류는 적습니다. 이 기술은 정상적인 속도 범위 이상에서 사용되며 부하가 감소하면 속도가 증가하는 전기 드라이브 전반에 걸쳐 구현됩니다.

필드 전환기 DC 모터 속도 제어

필드 전환기 DC 모터 속도 제어

탭 필드 제어

여기에서도 자속이 감소하면 속도가 증가하고 전류 흐름이 발생하는 곳에서 계자 권선 회전을 줄임으로써 수행됩니다. 여기에서 계자 권선의 두드리는 횟수를 빼내고이 기술은 전기 견인에 사용됩니다.

DC 션트 모터의 속도 제어

두 가지 유형으로 분류 할 수 있으며 다음과 같습니다.

  • 현장 제어 기술
  • 전기자 제어 기술

DC 션트 모터의 현장 제어 방법

이 방법에서는 모터의 속도를 변경하기 위해 계자 권선으로 인한 자속이 변경됩니다.

자속은 계자 권선을 통해 흐르는 전류에 따라 달라 지므로 계자 권선을 통과하는 전류를 변경하여 변할 수 있습니다. 이는 계자 권선 저항과 직렬로 연결된 가변 저항을 사용하여 달성 할 수 있습니다.

처음에는 가변 저항이 최소 위치로 유지되면 정격 공급 전압으로 인해 정격 전류가 계자 권선을 통해 흐르고 결과적으로 속도가 정상으로 유지됩니다. 저항이 점차 증가하면 계자 권선을 통과하는 전류가 감소합니다. 이것은 차례로 생성되는 플럭스를 감소시킵니다. 따라서 모터의 속도는 정상 값 이상으로 증가합니다.

DC 션트 모터의 전기자 저항 제어 방법

이 방법을 사용하면 전기자 저항을 제어하여 전기자 전체의 전압 강하를 제어함으로써 DC 모터의 속도를 제어 할 수 있습니다. 이 방법은 또한 전기자와 직렬로 연결된 가변 저항을 사용합니다.

가변 저항이 최소값에 도달하면 전기자 저항이 정상이므로 전기자 전압이 떨어집니다. 저항 값이 점차 증가하면 전기자 양단의 전압이 감소합니다. 이것은 차례로 모터의 속도를 감소시킵니다.

이 방법은 모터의 속도를 정상 범위 미만으로 만듭니다.

DC 션트 모터의 전기자 전압 제어 방법 (Ward Leonard 방법)

워드 레오나드 기술 DC 모터 속도 제어 회로 다음과 같이 표시됩니다.

위 그림에서 M은 속도가 조절되는 주 모터이고 G는 3 상 모터를 사용하여 구동되는 개별 여자 DC 발전기에 해당하며 동기 또는 유도 모터 일 수 있습니다. DC 발전기와 AC 구동 모터 조합의 이러한 패턴을 M-G 세트라고합니다.

발전기 전압은 발전기의 계자 전류를 변경하여 변경됩니다. 이 전압 레벨은 DC 모터의 전기자 섹션에 제공되고 M이 변경됩니다. 모터 필드의 자속을 일정하게 유지하려면 모터 필드 전류를 일정하게 유지해야합니다. 모터 속도가 조절되면 모터의 전기자 전류는 정격 레벨과 동일해야합니다.

전달 된 계자 전류는 전압의 전기자 레벨이 '0'에서 정격 레벨까지 달라 지도록 달라집니다. 속도 조절은 정격 전류와 모터의 지속적인 필드 플럭스 및 정격 속도에 도달 할 때까지 필드 플럭스에 해당합니다. 그리고 힘은 속도와 토크의 곱이고 속도에 정비례합니다. 이것으로 힘이 증가하면 속도가 증가합니다.

위에서 언급 한 두 방법 모두 원하는 범위에서 속도 제어를 제공 할 수 없습니다. 또한 플럭스 제어 방법은 정류에 영향을 미칠 수있는 반면, 전기자 제어 방법은 전기자와 직렬로 연결된 저항을 사용하기 때문에 큰 전력 손실을 수반합니다. 따라서 모터 속도를 제어하기 위해 공급 전압을 제어하는 ​​다른 방법이 종종 바람직합니다.

결과적으로 Ward Leonard 기술을 사용하면 조정 가능한 파워 드라이브와 토크의 일정한 값이 최소 속도 수준에서 기본 속도 수준까지 획득됩니다. 필드 플럭스 조절 기술은 주로 속도 수준이 기본 속도보다 높을 때 사용됩니다.

여기에서 기능상 전기자 전류는 지정된 값에서 일정한 수준으로 유지되고 발전기의 전압 값은 일정하게 유지됩니다. 이러한 방법에서 계자 권선은 고정 전압을 받고 전기자는 가변 전압을 얻습니다.

이러한 전압 제어 방법 중 하나는 전기자에 가변 전압을 제공하기 위해 스위치 기어 메커니즘을 사용하는 것이고, 다른 하나는 전기자에 가변 전압을 제공하기 위해 AC 모터 구동 발전기를 사용하는 것입니다. Ward-Leonard 시스템 ).

그만큼 와드 Leonard metho의 장단점 d는 다음과 같습니다.

DC 모터 속도 제어를 위해 Ward Leonard 기술을 사용하는 이점은 다음과 같습니다.

  • 양방향으로 확장 된 범위에서 부드러운 방식으로 장치의 속도를 제어 할 수 있습니다.
  • 이 기술에는 고유 한 제동 능력이 있습니다.
  • 후행 무효 전압 암페어는 드라이브를 통해 균형을 이루고 광범위하게 여기 된 동기 모터가 드라이브 역할을하므로 역률이 증가합니다.
  • 깜박이는 부하가있을 때 드라이브 모터는 유도 전동기 플래싱 부하를 최소 수준으로 줄이는 데 사용되는 플라이휠이있는 것

Ward Leonard 기술의 단점은 다음과 같습니다.

  • 이 기술에는 모터와 발전기 세트가 있기 때문에 비용이 더 많이 듭니다.
  • 이 장치는 설계가 복잡하고 무게도 무겁습니다.
  • 설치를 위해 더 많은 공간이 필요합니다.
  • 정기적 인 유지 관리가 필요하며 기초가 비용 효율적이지 않습니다.
  • 막대한 손실이 발생하여 시스템의 효율성이 저하됩니다.
  • 더 많은 소음이 발생합니다.

그리고 Ward Leonard 방법의 적용 DC 모터의 속도를 부드럽게 제어합니다. 몇 가지 예는 광산 호이스트, 제지 공장, 리프트, 압연 공장 및 크레인입니다.

이 두 가지 기술 외에도 가장 널리 사용되는 기술은 PWM을 이용한 DC 모터의 속도 제어 DC 모터의 속도 제어를 달성합니다. PWM은 모터에 적용되는 전압을 제어하기 위해 모터 드라이버에 가변 폭 펄스를 적용하는 것을 포함합니다. 이 방법은 전력 손실을 최소화하고 복잡한 장비를 사용하지 않기 때문에 매우 효율적인 것으로 입증되었습니다.

전압 제어 방식

전압 제어 방식

위의 블록 다이어그램은 간단한 전동기 속도 컨트롤러 . 위의 블록 다이어그램에 표시된 것처럼 마이크로 컨트롤러는 PWM 신호를 모터 드라이버에 공급하는 데 사용됩니다. 모터 드라이버는 모터를 구동하기위한 H- 브리지 회로로 구성된 L293D IC입니다.

PWM은 모터의인가 전압을 제어하기 위해 모터 드라이버 IC의 인 에이블 핀에 적용되는 펄스를 변경함으로써 달성됩니다. 펄스의 변화는 푸시 버튼의 입력 신호를 사용하여 마이크로 컨트롤러에 의해 수행됩니다. 여기에는 펄스의 듀티 사이클을 감소 및 증가시키기위한 두 개의 푸시 버튼이 제공됩니다.

따라서이 기사에서는 DC 모터 속도 제어의 다양한 기술과 속도 제어가 가장 중요한 관찰 방법에 대해 자세히 설명했습니다. 또한 아는 것이 좋습니다 12v dc 모터 속도 컨트롤러 .