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직류 모터의 불안정한 회전 속도는 전원 공급, 기계 장치, 전자기학 및 제어와 같은 여러 요소가 복합적으로 작용하여 발생합니다. 구체적인 원인과 해결책은 다음과 같습니다.
I. 비정상적인 전원 공급 및 전원 공급 시스템: 에너지 입력의 "원천 고장"
직류 모터의 회전 속도는 전기자 전압과 직접적인 관련이 있습니다(n=(U-IaRa)/(CeΦ) 공식에 따름). 여기서 n은 회전 속도, U는 전기자 전압, Ia는 전기자 전류, Ra는 전기자 저항, Ce는 기전력 상수, Φ는 여자 자속입니다. 전원 공급 시스템의 전압 변동이나 전류 이상은 회전 속도 불안정의 주요 원인입니다.
일반적인 문제점으로는 전력망 부하 변화로 인해 입력 전압이 ±10% 이상 변동하는 경우, 전원 코드의 전선 직경이 너무 작아 전류가 클 때 과도한 손실이 발생하여 전압 강하가 일어나는 경우, 전원 공급 장치의 필터 커패시터가 노후화되어 고장 나면서 교류 리플을 걸러내지 못해 전기자에 맥동 전압이 발생하는 경우 등이 있습니다. 예를 들어, 소형 DC 모터에 품질이 떨어지는 스위칭 전원을 사용할 경우 리플 계수가 5%를 초과하면 회전 속도 떨림 현상이 뚜렷하게 나타납니다.
해결책: 안정적인 전기자 전압을 확보하기 위해 전압 조정 정확도가 ±0.5% 이내인 선형 전원 공급 장치 또는 고주파 스위칭 전원 공급 장치를 우선적으로 선택하십시오. 모터의 정격 전류에 따라 충분한 선경을 가진 동심선을 선택하고, 선간 전압 강하를 0.5V 이내로 제어하십시오. 전원 공급 장치 필터 커패시터의 용량 값을 정기적으로 점검하고, 노후되거나 고장난 부품을 교체하며, 필요한 경우 2차 필터 회로를 추가하여 전원 공급 장치의 순도를 향상시키십시오.
II. 기계적 구조 결함: 동력 전달의 "물리적 장애물"
기계 부품의 마모, 걸림 또는 조립 불량은 모터의 부하 불균형을 초래하여 회전 속도 변동을 일으킵니다. 주요 문제점으로는 오일 부족 및 베어링 마모로 인한 마찰 토크 변동, 심한 경우 전기자와 고정자 사이의 마찰로 발생하는 "보어 스위핑" 현상, 커플링 및 풀리와 같은 동력 전달 부품의 편심 설치로 인한 주기적인 반경 방향 힘 발생, 부하단 걸림(밸브 걸림, 기어 맞물림 불량 등)으로 인한 부하 토크의 급격한 변화 등이 있습니다.
컨베이어 벨트 구동 모터를 예로 들면, 풀리의 평행도 편차가 0.1mm/m를 초과하면 벨트 장력이 주기적으로 변하고, 이에 따라 모터 회전 속도도 변동하게 됩니다. 해결책: 정기적인 유지보수 체계를 구축하여 2,000시간 작동마다 베어링에 윤활유를 주입하고, 마모가 기준치를 초과하면 적시에 교체합니다. 다이얼 게이지를 사용하여 구동 부품의 동축도와 평행도를 교정하고 오차를 0.05mm 이내로 유지합니다. 부하단에 토크 센서를 설치하여 부하 변화를 실시간으로 모니터링하고 과부하 운전을 방지합니다.
III. 모터 본체 및 전자기 시스템의 결함: 코어 드라이브의 "성능 저하"
모터의 내부 전자기 회로 또는 구조 부품의 결함은 회전 속도 안정성을 직접적으로 손상시키며, 주요 증상으로는 다음과 같은 것들이 있습니다. 전기자 권선 절연체의 노화로 인한 권선 간 단락은 전기자 저항 Ra를 감소시키고 전류 Ia를 증가시켜 회전 속도를 비정상적으로 증가시킵니다. 여자 권선의 개방 회로 또는 접촉 불량은 여자 자속 Φ를 감소시키고 회전 속도를 급격히 증가시켜 "폭주" 현상을 일으킬 위험이 있습니다. 정류자 표면의 마모 또는 카본 브러시의 접촉 불량은 전기자 전류의 간헐적 흐름을 유발하여 회전 속도 맥동을 일으킵니다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 전문적인 테스트 방법을 사용하여 고장 원인을 찾아야 합니다. 메가옴미터를 사용하여 전기자 권선의 절연 저항을 측정하고, 0.5MΩ 미만일 경우 절연 처리를 위해 페인트를 다시 도포합니다. 멀티미터로 여자 권선의 온/오프를 측정하고 접촉 불량이 있는 경우 단자 블록을 연마하고 조입니다. 정류자 표면은 고운 사포로 정기적으로 연마하고, 카본 브러시 압력(일반적으로 0.15~0.25MPa)을 조정하여 접촉 면적이 90% 이상이 되도록 합니다.
IV. 제어 회로 및 피드백 시스템의 고장: 회전 속도 조절의 "폐쇄 루프 파손"
최신 DC 모터는 대부분 PID 폐루프 제어 방식을 채택합니다. 회전 속도 피드백 신호의 이상이나 제어기 파라미터의 불일치는 제어 실패로 이어질 수 있습니다. 일반적인 문제로는 회전 속도 센서(엔코더, 타코제너레이터 등)의 설치 불량으로 인한 피드백 신호의 펄스 손실, 제어기 PID 파라미터의 부적절한 설정(과도한 비례 이득으로 인한 진동 발생, 너무 긴 적분 시간으로 인한 응답 지연), 제어 회로 내 릴레이 및 사이리스터 등의 부품 손상으로 인한 전기자 전압 조절 실패 등이 있습니다.
해결책: 회전 속도 센서를 풀림 방지 구조로 고정하고, 신호 전송 라인에 전자기 간섭을 방지하기 위한 충분한 차폐를 확보하십시오. "감쇠 곡선법"을 통해 PID 파라미터를 재조정하여 시스템 응답 속도와 안정성을 일치시키십시오. 제어 회로에 대한 정기적인 온/오프 검사를 실시하고, 고장난 부품을 교체하며, 필요한 경우 신뢰성 향상을 위해 이중화된 제어 모듈을 추가하십시오.
요약하자면, 직류 모터의 불안정한 회전 속도 문제를 해결하기 위해서는 "근원 조사 및 계층적 처리" 원칙에 따라 전원 공급, 기계 장치, 전자기학 및 제어의 네 가지 차원에서 종합적으로 문제를 진단하고, 모터 작동 조건에 기반한 맞춤형 해결책을 수립하며, 정기적인 유지 보수 체계를 구축하여 회전 속도 안정성을 근본적으로 확보하고 장비의 작동 품질을 향상시켜야 합니다.
