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La velocidad de rotación inestable de los motores de CC se debe a factores complejos que involucran múltiples componentes, como la fuente de alimentación, la maquinaria, el electromagnetismo y el control. Las causas específicas y las soluciones específicas son las siguientes:
I. Suministro de energía anormal y sistema de suministro de energía: “Fallo de la fuente” de entrada de energía
La velocidad de rotación de un motor de CC está directamente relacionada con el voltaje de armadura (según la fórmula n = (U-IaRa)/(CeΦ), donde n es la velocidad de rotación, U es el voltaje de armadura, Ia es la corriente de armadura, Ra es la resistencia de armadura, Ce es la constante de fuerza electromotriz y Φ es el flujo de excitación). La fluctuación de voltaje o la anomalía de corriente en el sistema de suministro de energía es el principal inductor de la velocidad de rotación inestable.
Los problemas comunes incluyen: la tensión de entrada fluctúa más de ±10 % debido a cambios en la carga de la red eléctrica; el diámetro del cable de alimentación es demasiado pequeño, lo que provoca una pérdida excesiva de línea cuando la corriente es alta, lo que resulta en una caída de tensión; el condensador del filtro de la fuente de alimentación se desgasta y falla, incapaz de filtrar las ondulaciones de CA, lo que provoca que la armadura genere una tensión pulsante. Por ejemplo, si un motor de CC pequeño utiliza una fuente de alimentación conmutada de baja calidad, se producirá una fluctuación evidente de la velocidad de rotación cuando el coeficiente de ondulación supere el 5 %.
Soluciones: Priorizar la selección de fuentes de alimentación lineales o fuentes de alimentación de conmutación de alta frecuencia con una precisión de regulación de voltaje de dentro de ±0,5% para garantizar un voltaje de armadura estable; seleccionar cables con núcleo de cobre con un diámetro de cable suficiente de acuerdo con la corriente nominal del motor y controlar la caída de voltaje de línea dentro de 0,5 V; detectar regularmente el valor de capacitancia del condensador de filtro de la fuente de alimentación, reemplazar los componentes obsoletos y defectuosos y, si es necesario, agregar un circuito de filtro secundario para mejorar la pureza de la fuente de alimentación.
II. Fallas en la Estructura Mecánica: “Obstáculos Físicos” en la Transmisión de Potencia
El desgaste, el atascamiento o la desviación del montaje de los componentes mecánicos provocan una carga desigual en el motor, lo que provoca fluctuaciones en la velocidad de rotación. Los principales problemas incluyen: la falta de aceite y el desgaste de los rodamientos provocan fluctuaciones en el par de fricción y, en casos graves, el fenómeno de "barrido del orificio" (fricción entre la armadura y el estator); los componentes de la transmisión, como acoplamientos y poleas, están instalados excéntricamente, lo que genera fuerzas radiales periódicas; el extremo de carga está atascado (por ejemplo, válvulas atascadas o engranajes defectuosos), lo que provoca cambios repentinos en el par de carga.
Tomando como ejemplo el motor de transmisión de la cinta transportadora, si la desviación de paralelismo de la polea supera los 0,1 mm/m, la tensión de la correa cambiará periódicamente y la velocidad de rotación del motor fluctuará en consecuencia. Soluciones: Establecer un mecanismo de mantenimiento regular, lubricar los rodamientos cada 2000 horas de funcionamiento y sustituirlos oportunamente cuando el desgaste supere el estándar; utilizar un comparador de carátula para calibrar la coaxialidad y el paralelismo de los componentes de la transmisión y controlar el error dentro de 0,05 mm; instalar un sensor de par en el extremo de carga para monitorizar el cambio de carga en tiempo real y evitar la sobrecarga.
III. Fallos del cuerpo del motor y del sistema electromagnético: “Atenuación del rendimiento” del accionamiento del núcleo
Las fallas en el circuito electromagnético interno o en los componentes estructurales del motor dañarán directamente la estabilidad de la velocidad de rotación, manifestándose principalmente como: el envejecimiento del aislamiento del devanado de la armadura conduce a un cortocircuito entre vueltas, reduciendo la resistencia de la armadura Ra, aumentando la corriente Ia y aumentando anormalmente la velocidad de rotación; el circuito abierto o el mal contacto del devanado de excitación conduce a una disminución en el flujo de excitación Φ y a un aumento brusco de la velocidad de rotación (riesgo de "descontrol"); el desgaste de la superficie del conmutador o el mal contacto de la escobilla de carbón provocan una corriente de armadura intermitente, lo que resulta en una pulsación de la velocidad de rotación.
Para solucionar estos problemas, se requieren métodos de prueba profesionales para localizar las fallas: utilice un megóhmetro para detectar la resistencia de aislamiento del devanado de la armadura y vuelva a impregnarlo con pintura para el tratamiento de aislamiento cuando sea inferior a 0,5 MΩ; mida el encendido y apagado del devanado de excitación con un multímetro y pula el bloque de terminales y fíjelo cuando el contacto sea deficiente; pula regularmente la superficie del conmutador con papel de lija fino, ajuste la presión de las escobillas de carbón (normalmente 0,15-0,25 MPa) y asegúrese de que el área de contacto supere el 90%.
IV. Fallo del circuito de control y del sistema de retroalimentación: “Rotura de lazo cerrado” de la regulación de la velocidad de rotación
Los motores de CC modernos adoptan principalmente un control PID de lazo cerrado. Las señales de retroalimentación de velocidad de rotación anormales o la incompatibilidad de los parámetros del controlador provocarán fallos en la regulación. Los problemas comunes incluyen: la instalación incorrecta de sensores de velocidad de rotación (como codificadores y tacogeneradores) provoca la pérdida de pulsos de las señales de retroalimentación; la configuración incorrecta de los parámetros PID del controlador, una ganancia proporcional excesiva propensa a oscilaciones y un tiempo integral demasiado largo provoca un retardo de respuesta; los daños en componentes como relés y tiristores del circuito de control provocan fallos en la regulación de la tensión del inducido.
Soluciones: Fije el sensor de velocidad de rotación con una estructura anti-aflojamiento, asegúrese de que la línea de transmisión de señal tenga un buen blindaje para evitar interferencias electromagnéticas; vuelva a ajustar los parámetros PID a través del "método de curva de atenuación" para que coincida con la velocidad de respuesta del sistema con la estabilidad; realice regularmente la detección de encendido y apagado en el circuito de control, reemplace los componentes fallidos y, si es necesario, agregue módulos de control redundantes para mejorar la confiabilidad.
En resumen, para resolver el problema de la velocidad de rotación inestable de los motores de CC es necesario seguir el principio de “investigación de fuente y procesamiento jerárquico”, detectar exhaustivamente desde las cuatro dimensiones de suministro de energía, maquinaria, electromagnetismo y control, formular soluciones específicas basadas en las condiciones de funcionamiento del motor y establecer un mecanismo de mantenimiento regular para garantizar fundamentalmente la estabilidad de la velocidad de rotación y mejorar la calidad de funcionamiento del equipo.
