Russian 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Нестабильная скорость вращения двигателей постоянного тока обусловлена сложными факторами, включающими множество звеньев, таких как источник питания, оборудование, электромагнетизм и управление. Конкретные причины и целенаправленные решения следующие:
I. Аномальное электроснабжение и система электроснабжения: «Сбой источника» подачи энергии.
Скорость вращения двигателя постоянного тока напрямую связана с напряжением якоря (согласно формуле n=(U-IaRa)/(CeΦ), где n — скорость вращения, U — напряжение якоря, Ia — ток якоря, Ra — сопротивление якоря, Ce — постоянная электродвижущей силы, а Φ — магнитный поток возбуждения). Колебания напряжения или отклонения тока в системе электропитания являются основной причиной нестабильности скорости вращения.
К распространённым проблемам относятся: колебания входного напряжения более чем на ±10% из-за изменений нагрузки в электросети; слишком малый диаметр провода силового кабеля, приводящий к чрезмерным потерям в линии при больших токах, вызывая «падение напряжения»; износ и выход из строя фильтрующего конденсатора источника питания, который не способен отфильтровывать пульсации переменного тока, что приводит к пульсирующему напряжению на якоре. Например, если в небольшом двигателе постоянного тока используется некачественный импульсный источник питания, при коэффициенте пульсаций более 5% возникнет заметное дрожание скорости вращения.
Решения: Приоритет следует отдавать выбору линейных источников питания или высокочастотных импульсных источников питания с точностью стабилизации напряжения в пределах ±0,5% для обеспечения стабильного напряжения якоря; выбирать медные провода с достаточным диаметром в соответствии с номинальным током двигателя и контролировать падение напряжения в сети в пределах 0,5 В; регулярно проверять значение емкости фильтрующего конденсатора источника питания, заменять изношенные и вышедшие из строя компоненты и, при необходимости, добавлять вторичную фильтрующую цепь для повышения чистоты источника питания.
II. Неисправности механической конструкции: «физические препятствия» в передаче электроэнергии.
Износ, заклинивание или отклонения в сборке механических компонентов приводят к неравномерной нагрузке на двигатель, вызывая тем самым колебания скорости вращения. К основным проблемам относятся: недостаточное количество масла и износ подшипников, приводящие к колебаниям момента трения, а в тяжелых случаях – к явлению «прогибания цилиндра» (трение между якорем и статором); эксцентричная установка компонентов трансмиссии, таких как муфты и шкивы, создающая периодические радиальные силы; заклинивание нагрузочного конца (например, заклинивание клапанов, плохое зацепление шестерен), приводящее к резким изменениям момента нагрузки.
Рассмотрим в качестве примера двигатель привода конвейерной ленты. Если отклонение параллельности шкива превышает 0,1 мм/м, натяжение ленты будет периодически меняться, и, соответственно, скорость вращения двигателя будет колебаться. Решения: Внедрить механизм регулярного технического обслуживания, смазывать подшипники каждые 2000 часов работы и своевременно заменять их при износе, превышающем стандартный уровень; использовать индикатор часового типа для калибровки соосности и параллельности компонентов передачи и контролировать погрешность в пределах 0,05 мм; установить датчик крутящего момента на конце, контактирующем с нагрузкой, для мониторинга изменения нагрузки в реальном времени и предотвращения перегрузки.
III. Неисправности корпуса двигателя и электромагнитной системы: «снижение производительности» привода сердечника.
Неисправности во внутренней электромагнитной цепи или конструктивных элементах двигателя напрямую влияют на стабильность скорости вращения, что проявляется главным образом в следующем: старение изоляции обмотки якоря приводит к межвитковому короткому замыканию, уменьшению сопротивления якоря Ra, увеличению тока Ia и аномальному увеличению скорости вращения; обрыв цепи или плохой контакт обмотки возбуждения приводят к уменьшению потока возбуждения Φ и резкому увеличению скорости вращения (риск «убегания»); износ поверхности коммутатора или плохой контакт угольной щетки вызывают прерывистый ток якоря, что приводит к пульсации скорости вращения.
Для решения подобных проблем требуются профессиональные методы тестирования для обнаружения неисправностей: с помощью мегомметра определить сопротивление изоляции обмотки якоря и повторно обработать ее краской для изоляционной обработки, если оно ниже 0,5 МОм; измерить включение/выключение обмотки возбуждения мультиметром и отполировать клеммную колодку и закрепить ее при плохом контакте; регулярно полировать поверхность коммутатора мелкозернистой наждачной бумагой, регулировать давление угольной щетки (обычно 0,15-0,25 МПа) и обеспечить площадь контакта более 90%.
IV. Отказ цепи управления и системы обратной связи: «разрыв замкнутого контура» регулирования скорости вращения.
В современных двигателях постоянного тока в основном используется ПИД-регулирование с замкнутым контуром. Ненормальные сигналы обратной связи по скорости вращения или несоответствие параметров контроллера приводят к сбою регулирования. К распространенным проблемам относятся: неплотное размещение датчиков скорости вращения (таких как энкодеры и тахогенераторы) приводит к потере импульсов обратной связи; необоснованная настройка параметров ПИД-регулятора, чрезмерный коэффициент пропорционального усиления склонен к колебаниям, а слишком большое время интегрирования приводит к задержке отклика; повреждение компонентов, таких как реле и тиристоры в цепи управления, приводит к сбою регулирования напряжения якоря.
Решения: Закрепить датчик скорости вращения с помощью конструкции, предотвращающей ослабление крепления, обеспечить хорошую экранировку линии передачи сигнала во избежание электромагнитных помех; перенастроить параметры ПИД-регулятора с помощью «метода кривой затухания» для согласования скорости отклика системы со стабильностью; регулярно проводить проверку включения/выключения цепи управления, заменять вышедшие из строя компоненты и, при необходимости, добавлять резервные модули управления для повышения надежности.
В заключение, решение проблемы нестабильной скорости вращения двигателей постоянного тока требует следования принципу «исследования источников и иерархической обработки», всестороннего анализа в четырех измерениях: электропитание, оборудование, электромагнетизм и управление, разработки целенаправленных решений на основе условий эксплуатации двигателя и создания механизма регулярного технического обслуживания для обеспечения стабильности скорости вращения и повышения качества работы оборудования.
