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Na produção industrial ou na operação diária de equipamentos, os motores CC frequentemente apresentam flutuações anormais de velocidade (variação de alta para baixa velocidade). Isso não só afeta a precisão do processo e a estabilidade operacional do equipamento, como também pode reduzir a vida útil dos motores. Quais são as principais causas das flutuações anormais de velocidade em motores CC? Quais soluções sistemáticas devem ser adotadas para essas causas?
I. Análise das Causas Principais
A velocidade de um motor CC segue a fórmula n = (U – IaRa)/(CeΦ) (onde n é a velocidade, U é a tensão da armadura, Ia é a corrente da armadura, Ra é a resistência do circuito da armadura, Ce é a constante do motor e Φ é o fluxo de excitação). A flutuação da velocidade é essencialmente causada por alterações anormais em um ou mais parâmetros da fórmula, que podem ser especificamente divididas em três categorias: falhas no sistema elétrico, problemas na estrutura mecânica e influências do ambiente operacional externo.
1. Falhas no sistema elétrico: Esta é a causa mais comum de flutuações de velocidade. Em primeiro lugar, uma alimentação instável no circuito da armadura — como ondulações na tensão de saída da fonte de alimentação CC, mau contato dos fios ou aumento da resistência devido ao envelhecimento da linha — causará mudanças instantâneas em U e Ia, levando diretamente a flutuações de velocidade. Em segundo lugar, sistemas de excitação anormais: em motores CC de excitação independente, circuitos abertos, curtos-circuitos ou mau contato no enrolamento de excitação causarão uma mudança repentina em Φ; para motores de excitação shunt, se a resistência do circuito de excitação aumentar repentinamente, o fluxo magnético também diminuirá, resultando em um aumento acentuado na velocidade. Em terceiro lugar, falhas no enrolamento da armadura: curtos-circuitos entre espiras, circuitos abertos no enrolamento ou mau contato dos segmentos do comutador causarão Ia irregular, prejudicando a estabilidade da velocidade.
2. Problemas de estrutura mecânica: Alterações repentinas na resistência mecânica causam flutuações de velocidade indiretamente. Rolamentos do motor desgastados, com lubrificação insuficiente ou danificados aumentam a resistência rotacional e causam flutuações periódicas. Desvios na instalação do acoplamento (como desalinhamento ou folga) resultam em transmissão de carga desigual e impactos intermitentes na carga. Se a carga acionada pelo motor apresentar risco de travamento ou parada (como acúmulo de material em equipamentos de transporte), isso causará mudanças repentinas no torque da carga. De acordo com a fórmula da velocidade, quando a carga aumenta, Ia aumenta e a velocidade diminui correspondentemente; quando a carga diminui, a velocidade aumenta novamente.
3. Influências do ambiente operacional externo: Em primeiro lugar, a alta temperatura ambiente aumentará a resistência do enrolamento da armadura (Ra) devido à expansão e contração térmica; ao mesmo tempo, as propriedades magnéticas do enrolamento de excitação enfraquecerão, levando a uma diminuição em Φ. Esses dois efeitos combinados causam flutuações de velocidade. Em segundo lugar, fatores ambientais como poeira e umidade corroem os terminais do motor ou os comutadores, resultando em resistência de contato instável, o que, por sua vez, afeta a corrente e a velocidade. Em terceiro lugar, interferência eletromagnética externa: fortes campos magnéticos gerados por equipamentos de alta potência próximos interferem na estabilidade do fluxo do sistema de excitação.
II. Soluções Sistemáticas
1. Otimizar o sistema elétrico para garantir parâmetros estáveis: Primeiramente, inspecione o sistema de alimentação, substitua os fios desgastados e adote métodos de conexão de baixa resistência, como barras de cobre, para garantir um bom contato no circuito da armadura. Se a ondulação da fonte de alimentação for alta, capacitores de filtro ou estabilizadores de tensão podem ser instalados para estabilizar a tensão da armadura (U). Em segundo lugar, inspecione o sistema de excitação: utilize um multímetro para medir a resistência do enrolamento de excitação, verifique se há curtos-circuitos e circuitos abertos e substitua os enrolamentos danificados; para motores com excitação shunt, calibre o varistor do circuito de excitação regularmente para evitar alterações anormais de resistência. Por fim, inspecione o enrolamento da armadura: determine os curtos-circuitos entre espiras por meio do teste de queda de tensão na armadura, repare ou substitua o enrolamento em tempo hábil e, ao mesmo tempo, limpe os segmentos do comutador e lustre a camada de óxido para garantir uma condução de corrente suave.
2. Revisar a estrutura mecânica para reduzir as flutuações de resistência: Realize a manutenção regular dos rolamentos do motor, adicione óleo lubrificante e substitua rolamentos e vedações desgastados para garantir uma rotação suave. Recalibre o acoplamento, ajuste a concentricidade e aperte os parafusos de conexão para evitar a transmissão desigual da carga. Ao mesmo tempo, inspecione o equipamento de carga, limpe o acúmulo de material no canal de transporte e repare componentes travados para garantir um torque de carga estável, reduzindo assim o impacto na velocidade do motor desde a sua origem.
3. Melhorar o ambiente operacional para eliminar interferências externas: Instale o motor em um local bem ventilado e adicione ventiladores ou dispositivos de refrigeração para controlar a temperatura ambiente dentro da faixa de operação nominal do motor. Forneça proteção selada para os terminais e comutadores do motor para evitar corrosão por poeira e umidade. Se houver interferência eletromagnética, uma blindagem pode ser instalada no circuito de excitação do motor ou a posição de instalação do motor pode ser ajustada para mantê-lo longe de equipamentos que geram interferência de alta potência.
Além disso, estabelecer um sistema de inspeção regular para monitorar a velocidade do motor em tempo real com um tacômetro, registrar os parâmetros de operação e detectar tendências anormais com antecedência; realizar manutenção completa no motor regularmente, incluindo limpeza, aperto e calibração, pode reduzir efetivamente a probabilidade de flutuações de velocidade e garantir a operação estável do motor CC.
