Arabic 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
تُستخدم محركات التيار المستمر على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية، والنقل بالسكك الحديدية، والأجهزة المنزلية، وغيرها من المجالات، نظرًا لأدائها الممتاز في تنظيم السرعة وعزم بدء التشغيل الكبير. ومع ذلك، غالبًا ما تحدث مشكلة عدم استقرار السرعة أثناء التشغيل الفعلي، مما لا يؤثر فقط على دقة المعالجة وكفاءة إنتاج المعدات، بل قد يُقصّر أيضًا من عمرها الافتراضي. لذلك، يُعدّ توضيح الأسباب الرئيسية لتقلبات السرعة ووضع حلول مُحددة أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل المستقر للمعدات.
أولا: الأسباب الرئيسية لعدم استقرار سرعة محركات التيار المستمر
تتبع سرعة محرك التيار المستمر المعادلة n = (U – IaRa)/(CeΦ) (حيث n هي السرعة، U هي جهد المحرك، Ia هو تيار المحرك، Ra هي مقاومة المحرك، Ce هو ثابت المحرك، وΦ هو تدفق الإثارة). ويعود سبب تذبذب السرعة إلى تغيرات غير طبيعية في واحد أو أكثر من معلمات المعادلة. وبالنظر إلى ظروف التشغيل الفعلية، يمكن تقسيم الأسباب الرئيسية إلى ثلاث فئات: الأعطال الميكانيكية، والاختلالات الكهربائية، ومشاكل نظام التحكم.
1. أعطال البنية الميكانيكية: التشوهات في أنظمة النقل والدعم
الأعطال الميكانيكية هي الحوافز الأكثر بديهية. أولاً، تآكل أو تلف المحمل: بعد التشغيل على المدى الطويل، تتآكل كرات المحمل وينكسر القفص، مما يؤدي إلى انحراف الدوار، وزيادة مقاومة الدوران، وجعل السرعة متقلبة. ثانيًا، فجوة هوائية غير متساوية بين المحرك والجزء الثابت: أخطاء التجميع أو الاهتزاز طويل الأمد ستؤدي إلى فجوة هوائية غير متسقة، مما يتسبب في توزيع التدفق المغناطيسي غير المتوازن، والذي بدوره يؤثر على استقرار عزم الدوران الكهرومغناطيسي. ثالثًا، تقلب الحمل المفرط: على سبيل المثال، التغيير المفاجئ في كمية القطع أثناء معالجة أداة الآلة وتراكم المواد في معدات النقل سيؤدي إلى زيادة عزم حمل المحرك على الفور، وسيرتفع تيار المحرك Ia بشكل حاد. وفقًا لمعادلة السرعة، ستنخفض السرعة وفقًا لذلك، مما يؤدي إلى تقلب.
2. تشوهات النظام الكهربائي: أعطال الدائرة والمكونات
النظام الكهربائي هو أساس الطاقة لتشغيل المحرك، وتؤثر تشوهاته بشكل مباشر على استقرار المعاملات. تُعد مشاكل دائرة المحرك أكثرها شيوعًا. على سبيل المثال، سيؤدي قصر الدائرة بين اللفات في ملف المحرك إلى تلف جزء من الملف، وتقليل مساحة الموصل الفعالة، وزيادة الجهد Ia وعدم استقراره. ضعف الاتصال بين المبدل والفرشاة: بسبب تآكل الفرشاة، أو ضغط الزنبرك غير الكافي، أو أكسدة سطح المبدل، تتقلب مقاومة الاتصال، مما يتسبب في تقلب جهد المحرك U. تُعد أعطال دائرة الإثارة حرجة أيضًا. في محركات التيار المستمر ذات الإثارة المنفصلة، سيؤدي فتح الدائرة أو ضعف اتصال ملف الإثارة إلى انخفاض التدفق المغناطيسي Φ بشكل حاد، وستزداد السرعة بشكل فوري (خطر "الانفلات"). في المحركات ذات الإثارة التفرعية، ستؤدي التغيرات في مقاومة دائرة الإثارة إلى عدم استقرار Φ، مما يؤدي بدوره إلى تقلبات في السرعة. بالإضافة إلى ذلك، يُعد تذبذب جهد مصدر الطاقة عاملاً مهمًا أيضًا. فإذا كان جهد نظام الطاقة غير مستقر، فسيؤدي ذلك مباشرةً إلى تغيرات في U، وبالتالي تتقلب السرعة.
3. مشاكل نظام التحكم: فشل تنظيم السرعة والتغذية الراجعة
تعتمد محركات التيار المستمر الحديثة بشكل أساسي على أنظمة التحكم لتحقيق تنظيم دقيق للسرعة، وستؤدي أي أعطال في نظام التحكم إلى مشاكل في السرعة بشكل مباشر. أولًا، خلل في جهاز تنظيم السرعة: على سبيل المثال، في نظام تنظيم سرعة الثايرستور، تؤدي الأعطال في دائرة الزناد إلى زاوية توصيل غير مستقرة للثايرستور وتنظيم غير طبيعي لجهد المحرك. ثانيًا، فشل وصلة التغذية الراجعة: تجعل الأعطال في مستشعر تغذية السرعة الراجعة (مثل مولد سرعة الدوران والمشفر) من المستحيل جمع إشارات السرعة بدقة، ولا يمكن لنظام التحكم ضبط الخرج وفقًا للسرعة الفعلية، مما يؤدي إلى انحراف السرعة عن القيمة المحددة. ثالثًا، عيوب في خوارزمية التحكم: إذا لم يتم ضبط معلمات خوارزمية PID التي يعتمدها نظام التحكم بشكل صحيح، فإن استجابة التعديل لتقلبات السرعة تتأخر أو تتجاوز الحد، ولا يمكن تحقيق تحكم مستقر.
II. الحلول المستهدفة
1. تحسين الهيكل الميكانيكي لتقليل التداخل المادي
بالنسبة للأخطاء الميكانيكية، يجب إنشاء آلية صيانة منتظمة: التحقق بانتظام من حالة تشغيل المحمل، واستبداله في الوقت المناسب إذا تم العثور على تآكل أو ضوضاء غير طبيعية، وإضافة شحم التشحيم حسب الحاجة لتقليل مقاومة الاحتكاك؛ معايرة المحرك والثابت بدقة لضمان فجوة هوائية موحدة، والتحكم الصارم في الأخطاء أثناء التجميع؛ تحسين تصميم الحمل، وإضافة أجهزة التخزين المؤقت (مثل القوابض، والمخفضات) في نهاية الحمل لتجنب تأثير الحمل الفوري، وفي الوقت نفسه مطابقة طاقة المحرك بشكل معقول مع طلب الحمل لمنع تشغيل الحمل الزائد.
2. استكشاف أخطاء النظام الكهربائي وإصلاحها لضمان استقرار الطاقة
يجب إجراء استكشاف أخطاء النظام الكهربائي وإصلاحها خطوة بخطوة: أولاً، الكشف عن جهد مصدر الطاقة، والتأكد من أن جهد مصدر الطاقة مستقر ضمن النطاق المسموح به عن طريق تثبيت مثبت الجهد أو جهاز مراقبة الجهد؛ ثانيًا، التحقق من دائرة المحرك والإثارة، واستخدام مقياس متعدد وميغو أوم للكشف عن عزل اللف، واستكشاف أخطاء الدائرة القصيرة بين الدورات ومشاكل الدائرة المفتوحة، وتلميع المبدل، واستبدال الفرش البالية، وضبط ضغط الزنبرك لضمان الاتصال الجيد؛ أخيرًا، التحقق بانتظام من المكونات الكهربائية (مثل الموصلات والصمامات) واستبدال المكونات القديمة في الوقت المناسب لتقليل مخاطر حدوث أعطال الدائرة.
3. تحسين نظام التحكم لتحقيق التنظيم الدقيق
تحسين نظام التحكم هو جوهر حل السرعة غير المستقرة: معايرة جهاز تنظيم السرعة بانتظام، والتحقق من المكونات الرئيسية مثل دائرة الزناد والثايرستور لضمان تنظيم جهد المحرك بدقة؛ استبدال مستشعر ردود الفعل للسرعة الخاطئ، واختيار مستشعر بدقة أعلى وقدرة أقوى على مكافحة التداخل (مثل المشفر الضوئي)، وتعزيز تركيب وتثبيت المستشعر لتقليل تداخل الاهتزاز؛ تحسين خوارزمية التحكم، وضبط معلمات PID من خلال التصحيح في الموقع لتحسين سرعة الاستجابة ودقة تنظيم النظام لتسريع التقلبات، وإذا لزم الأمر، إدخال خوارزمية تحكم تكيفية لتحقيق التعديل الديناميكي لظروف العمل المختلفة.
ثالثًا: الملخص
إن عدم استقرار سرعة محركات التيار المستمر ناتج عن تضافر عوامل متعددة، بما في ذلك الميكانيكا والكهرباء والتحكم. لذا، من الضروري صياغة حلول من منظورين: "صيانة الأجهزة + تحسين النظام". فمن خلال إنشاء آلية صيانة دورية، واستكشاف الأعطال بدقة، وتحسين استراتيجيات التحكم، يمكن تحسين استقرار سرعة المحرك بفعالية، وإطالة عمر المعدات، وضمان موثوقية الإنتاج الصناعي وتشغيل المعدات. وفي التطبيقات العملية، من الضروري أيضًا الجمع بين الظروف الخاصة، مثل طراز المحرك وظروف التشغيل، لتحقيق تحديد دقيق للموضع وحل فعال للمشكلات.
