DC-motoren worden veel gebruikt in industriële automatisering, spoorwegvervoer, huishoudelijke apparaten en andere sectoren vanwege hun uitstekende prestaties op het gebied van snelheidsregeling en hoge startkoppel. Het probleem van een onstabiele snelheid doet zich echter vaak voor tijdens bedrijf, wat niet alleen de verwerkingsnauwkeurigheid en productie-efficiëntie van apparatuur beïnvloedt, maar ook de levensduur van de motor kan verkorten. Daarom is het van groot belang om de belangrijkste oorzaken van snelheidsfluctuaties te verduidelijken en gerichte oplossingen te formuleren om een stabiele werking van apparatuur te garanderen.
I. Belangrijkste oorzaken van onstabiele snelheid van gelijkstroommotoren
Het toerental van een gelijkstroommotor volgt de formule n = (U – IaRa)/(CeΦ) (waarbij n het toerental is, U de ankerspanning, Ia de ankerstroom, Ra de ankerweerstand, Ce de motorconstante en Φ de excitatieflux). De essentie van toerentalfluctuaties wordt veroorzaakt door abnormale veranderingen in een of meer parameters in de formule. Gecombineerd met feitelijke bedrijfsscenario's kunnen de belangrijkste oorzaken worden onderverdeeld in drie categorieën: mechanische storingen, elektrische afwijkingen en problemen met het besturingssysteem.
1. Mechanische structuurfouten: afwijkingen in transmissie- en ondersteuningssystemen
Mechanische fouten zijn de meest intuïtieve oorzaken. Ten eerste, lagerslijtage of -schade: na langdurig gebruik slijten de lagerkogels en breekt de kooi, waardoor de rotor excentrisch wordt, de rotatieweerstand toeneemt en het toerental fluctueert. Ten tweede, een ongelijke luchtspleet tussen het anker en de stator: montagefouten of langdurige trillingen leiden tot een inconsistente luchtspleet, wat leidt tot een onevenwichtige verdeling van de magnetische flux, wat op zijn beurt de stabiliteit van het elektromagnetische koppel beïnvloedt. Ten derde, overmatige belastingsfluctuaties: bijvoorbeeld een plotselinge verandering in de snijhoeveelheid tijdens de bewerking van een machine en de ophoping van materiaal in transportbanden zorgen ervoor dat het motorbelastingskoppel onmiddellijk toeneemt en de ankerstroom Ia sterk stijgt. Volgens de snelheidsformule zal het toerental dienovereenkomstig afnemen, wat resulteert in fluctuaties.
2. Afwijkingen in het elektrische systeem: fouten in het circuit en de componenten
Het elektrische systeem vormt de energiebasis voor de werking van de motor en afwijkingen ervan hebben direct invloed op de stabiliteit van de parameters. Problemen in het ankercircuit komen het meest voor. Zo zal een kortsluiting van de ankerwikkeling tussen de windingen leiden tot het falen van een deel van de wikkeling, het verkleinen van het effectieve geleideroppervlak en het verhogen en instabiel maken van Ia. Slecht contact tussen de commutator en de borstel: door borstelslijtage, onvoldoende veerdruk of oxidatie van het commutatoroppervlak zal de contactweerstand fluctueren, waardoor de ankerspanning U fluctueert. Storingen in het bekrachtigingscircuit zijn ook kritisch. Bij afzonderlijk bekrachtigde gelijkstroommotoren zal een open circuit of slecht contact van de bekrachtigingswikkeling ervoor zorgen dat de magnetische flux Φ sterk daalt en het toerental onmiddellijk toeneemt (risico op "runaway"). Bij shunt-bekrachtigde motoren zullen veranderingen in de weerstand van het bekrachtigingscircuit Φ instabiel maken, wat op zijn beurt toerentalschommelingen veroorzaakt. Daarnaast spelen schommelingen in de voedingsspanning ook een belangrijke rol. Als de spanning van het voedingssysteem instabiel is, zal dit direct veranderingen in U veroorzaken en zal de snelheid dienovereenkomstig schommelen.
3. Problemen met het besturingssysteem: falen van de snelheidsregeling en feedback
Moderne gelijkstroommotoren vertrouwen grotendeels op regelsystemen om een nauwkeurige snelheidsregeling te bereiken. Storingen in het regelsysteem leiden direct tot snelheidsproblemen. Ten eerste, afwijkingen in het regelsysteem: bijvoorbeeld in het thyristor-snelheidsregelsysteem leiden storingen in het triggercircuit tot een onstabiele geleidingshoek van de thyristor en een abnormale regeling van de ankerspanning. Ten tweede, falen van de feedbackverbinding: storingen in de snelheidsfeedbacksensor (zoals de tachogenerator of encoder) maken het onmogelijk om snelheidssignalen nauwkeurig te verzamelen, waardoor het regelsysteem de uitvoer niet kan aanpassen aan de werkelijke snelheid, waardoor de snelheid afwijkt van de ingestelde waarde. Ten derde, defecten in het regelalgoritme: als de door het regelsysteem gebruikte PID-algoritmeparameters niet correct zijn afgesteld, is de aanpassingsreactie op snelheidsschommelingen vertraagd of overschreden, waardoor een stabiele regeling niet kan worden bereikt.
II. Gerichte oplossingen
1. Optimaliseer de mechanische structuur om fysieke interferentie te verminderen
Bij mechanische storingen is een regulier onderhoudsmechanisme nodig: controleer regelmatig de werking van het lager, vervang het op tijd als er slijtage of abnormale geluiden worden geconstateerd en voeg indien nodig smeermiddel toe om de wrijvingsweerstand te verminderen; kalibreer het anker en de stator nauwkeurig om een gelijkmatige luchtspleet te garanderen en controleer fouten tijdens de montage strikt; optimaliseer het belastingontwerp, voeg buffervoorzieningen (zoals koppelingen, reductoren) toe aan de belastingzijde om onmiddellijke belastingimpact te voorkomen en stem tegelijkertijd het motorvermogen redelijkerwijs af op de belastingvraag om overbelasting te voorkomen.
2. Problemen met het elektrische systeem oplossen om de energiestabiliteit te garanderen
Problemen met het elektrische systeem moeten stapsgewijs worden opgelost: eerst moet de voedingsspanning worden vastgesteld en moet worden gecontroleerd of de voedingsspanning stabiel is binnen het toegestane bereik door een spanningsstabilisator of een spanningsbewakingsapparaat te installeren. Ten tweede moet het anker en het excitatiecircuit worden gecontroleerd. Gebruik een multimeter en een megohmmeter om de isolatie van de wikkeling te bepalen. Los problemen op met kortsluitingen en open circuits tussen de windingen. Polijst de collector, vervang versleten borstels en pas de veerdruk aan om een goed contact te garanderen. Controleer ten slotte regelmatig elektrische componenten (zoals contactors en zekeringen) en vervang verouderde componenten op tijd om het risico op storingen in het circuit te verkleinen.
3. Verbeter het controlesysteem om nauwkeurige regulering te bereiken
Optimalisatie van het besturingssysteem is essentieel voor het oplossen van onstabiele snelheid: kalibreer regelmatig het snelheidsregelingsapparaat, controleer belangrijke onderdelen zoals het triggercircuit en de thyristor om een nauwkeurige regeling van de ankerspanning te garanderen; vervang de defecte snelheidsfeedbacksensor, selecteer een sensor met een hogere precisie en sterkere anti-interferentiecapaciteit (zoals een foto-elektrische encoder) en versterk de installatie en bevestiging van de sensor om trillingsinterferentie te verminderen; optimaliseer het regelalgoritme, pas de PID-parameters aan door middel van on-site debugging om de reactiesnelheid en regelnauwkeurigheid van het systeem te verbeteren bij snelheidsschommelingen en introduceer indien nodig een adaptief regelalgoritme om dynamische aanpassing voor verschillende werkomstandigheden te realiseren.
III. Samenvatting
De onstabiele snelheid van gelijkstroommotoren is het gevolg van de gecombineerde werking van meerdere factoren, waaronder mechanica, elektriciteit en besturing. Het is noodzakelijk om oplossingen te formuleren vanuit de dubbele dimensies van "hardwareonderhoud + systeemoptimalisatie". Door een mechanisme voor regelmatig onderhoud in te stellen, de grondoorzaken van storingen nauwkeurig te achterhalen en regelstrategieën te optimaliseren, kan de snelheidsstabiliteit van de motor effectief worden verbeterd, de levensduur van de apparatuur worden verlengd en de betrouwbaarheid van de industriële productie en de werking van de apparatuur worden gegarandeerd. In praktische toepassingen is het ook noodzakelijk om de specifieke omstandigheden, zoals het motormodel en de bedrijfsomstandigheden, te combineren om een nauwkeurige positionering en efficiënte probleemoplossing te realiseren.




