이런 현상의 핵심 원인은 무엇이고, 다양한 측면에서 어떤 체계적인 해결책을 채택해야 할까?

DC 모터의 속도 안정성은 그 적용 가치를 직접적으로 결정합니다. 특히 정밀 제조 및 자동 이송과 같은 상황에서는 속도 변동이 체인 문제를 유발하는 경우가 많습니다. 이 문제를 해결하려면 모터의 구조적 특성과 작동 원리를 먼저 파악하고, 전기 제어 및 기계식 전달 시스템과 연계하여 종합적인 분석을 수행하여 핵심 핵심을 파악하고, 그에 따른 적절한 조치를 취해야 합니다.

I. 속도 변동의 핵심 원인

DC 모터의 속도 공식은 n = (U – IaRa) / (CeΦ)입니다. (여기서 n은 속도, U는 전기자 전압, Ia는 전기자 전류, Ra는 전기자 저항, Ce는 역기전력 상수, Φ는 여자 자속입니다.) 공식에서 매개변수의 불안정성은 속도 변동을 유발하며, 이는 구체적으로 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

1. 비정상적인 전기 시스템: 매개변수 변동의 직접적인 유도 요인

불안정한 전기자 전원 공급이 가장 흔한 요인입니다. 예를 들어, DC 전원 공급 장치 출력의 과도한 리플, 전선 접촉 불량, 또는 불충분한 전선 직경으로 인한 급격한 전압 강하는 모두 공식에서 U 값의 비정상적인 변동으로 이어질 수 있습니다. 여자 회로의 고장 또한 중요합니다. 직렬 여자 모터의 경우, 여자 권선은 전기자와 직렬로 연결됩니다. 권선에 부분 단락이 발생하면 Φ가 감소하여 속도가 급격히 증가합니다. 션트 여자 모터의 경우, 여자 회로 저항의 접촉 불량으로 인해 여자 전류가 변화하여 Φ 변동이 발생합니다. 또한, 전기자 권선의 턴 간 단락이나 정류자 세그먼트의 산화는 Ia에 순간적인 변화를 일으키고, Ra를 통해 발생하는 전압 강하가 그에 따라 변하여 속도 균형을 깨뜨립니다.

2. 기계적 구조 문제: 힘 전달을 방해하는 요소

모터와 부하의 연결 방식은 속도 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 커플링 설치 시 정렬 불량(정렬 불량, 느슨함 등)은 부하 토크의 주기적인 변동을 유발하여 부하 변화에 따라 Ia의 변동이 심해집니다. 베어링 마모나 윤활 불량은 기계적 마찰 저항을 증가시킵니다. 이 저항의 무작위적인 변화는 "전자기 토크 = 부하 토크 + 마찰 토크"의 균형을 깨고 속도 변동을 유발합니다. 모터 자체에 회전자 불균형 문제가 있는 경우, 고속 회전 시 발생하는 원심력이 기계적 진동을 유발하여 토크 변동을 더욱 심화시킵니다.

3. 제어 및 환경 요인: 시스템 규제 및 외부 간섭

속도 제어 시스템의 파라미터 불일치가 중요한 원인입니다. 예를 들어, PID 제어기의 비례 계수가 지나치게 크면 오버슈트가 발생하기 쉽고, 적분 시간이 지나치게 길면 정상 상태 오차를 적시에 억제하지 못해 속도가 목표값을 중심으로 진동하게 됩니다. 외부 환경의 간섭도 무시할 수 없습니다. 강한 전자기파는 제어 신호를 방해하고, 온도 변화는 Ra와 여자 권선의 저항값에 영향을 미칩니다. 온도가 상승하면 Ra가 증가하고, U가 변하지 않으면 Ia와 전자기 토크가 감소하여 결국 속도 저하로 이어집니다.

II. 체계적인 솔루션

1. 핵심 매개변수를 안정화하기 위한 전기 시스템 최적화

먼저 전원 공급 시스템을 점검합니다. 고품질(리플율 ≤ 1%) DC 전원 공급 장치로 교체하거나 전원 출력 단자에 병렬로 커패시터를 연결하여 필터링합니다. 전선 문제의 경우, 전선 단면적이 전류 요구 사항(전류 밀도 ≤ 6A/mm²)을 충족하는지 확인하고, 단자대를 다시 조이고, 필요한 경우 접촉 저항을 줄이기 위해 은도금 접점을 사용합니다. 둘째, 권선을 점검합니다. 절연 저항계를 사용하여 전기자 권선과 여자 권선의 절연을 검사합니다. 단락 회로가 있는 경우 권선을 다시 감고 권선 정확도(턴 간 오차 ≤ 0.5%)를 확인합니다. 산화된 정류자 세그먼트의 경우, 고운 사포로 연마하고 전도성 그리스를 도포합니다. 동시에 브러시와 정류자 세그먼트 사이의 접촉 면적을 점검하여 85% 이상인지 확인합니다.

2. 전송 간섭을 제거하기 위한 기계 구조 수리

연결 문제가 있는 경우, 커플링을 재교정하여 반경 방향 런아웃이 ≤ 0.05mm, 단면 런아웃이 ≤ 0.03mm가 되도록 하십시오. 하중 변동이 큰 경우, 플렉시블 커플링을 사용하여 충격을 흡수할 수 있습니다. 베어링 결함의 경우, 동일 모델의 고정밀 베어링(예: P5 등급)을 적시에 교체하고, 고온 내열 그리스를 정기적으로 보충해야 합니다(500시간 운전 후 보충). 로터가 불균형 상태인 경우, 동적 밸런스 시험을 수행하고 로터 양쪽 끝에 밸런스 웨이트를 추가하여 불균형을 5g·cm 이내로 제어하십시오.

3. 외부 간섭을 격리하기 위한 제어 전략 개선

PID 파라미터를 재조정하고 계단 응답 시험을 통해 최적의 파라미터를 결정합니다. 비례 계수는 응답 속도가 요구 사항을 충족하는지 확인하고, 적분 시간은 정적 오차를 제거하며, 미분 시간은 오버슈트를 억제합니다. 전자파 간섭을 방지하기 위해 제어 회로 주변에 금속 차폐층을 감고, 차폐층은 단일 지점에서 접지해야 합니다. 온도 영향을 해결하려면 모터에 온도 센서를 설치하고 제어 시스템을 통해 전기자 전압의 온도 보상을 구현합니다. 온도가 10°C 상승하면 전기자 전압이 자동으로 1%~2% 증가합니다. 또한, 모터를 정기적으로 점검하고, 표면 먼지를 제거하고, 냉각 시스템을 검사하여 모터가 40°C~60°C의 온도 범위에서 작동하는지 확인하십시오.

전기적, 기계적, 제어적 측면에서 위의 체계적인 대책을 통해 DC 모터의 속도 변동 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 속도 변동률을 ±1% 이내로 제어할 수 있어 정밀 운전 요건을 충족하고 모터 수명을 30% 이상 연장할 수 있습니다.

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