ในการผลิตเชิงอุตสาหกรรมหรือการใช้งานอุปกรณ์ในชีวิตประจำวัน มอเตอร์กระแสตรงมักเกิดความผันผวนของความเร็วที่ผิดปกติ (ความเร็วแปรผันจากสูงไปต่ำ) ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งผลต่อความแม่นยำในการประมวลผลและเสถียรภาพการทำงานของอุปกรณ์เท่านั้น แต่ยังอาจทำให้อายุการใช้งานของมอเตอร์สั้นลงด้วย สาเหตุหลักของความผันผวนของความเร็วที่ผิดปกติในมอเตอร์กระแสตรงคืออะไร? ควรมีแนวทางแก้ไขอย่างเป็นระบบใดบ้างสำหรับสาเหตุเหล่านี้?
I. การวิเคราะห์สาเหตุหลัก
ความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงเป็นไปตามสูตร n = (U – IaRa)/(CeΦ) (โดยที่ n คือความเร็ว, U คือแรงดันอาร์เมเจอร์, Ia คือกระแสอาร์เมเจอร์, Ra คือความต้านทานวงจรอาร์เมเจอร์, Ce คือค่าคงที่ของมอเตอร์ และ Φ คือฟลักซ์กระตุ้น) ความผันผวนของความเร็วโดยพื้นฐานแล้วเกิดจากการเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติของพารามิเตอร์อย่างน้อยหนึ่งตัวในสูตร ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็นสามประเภท ได้แก่ ความล้มเหลวของระบบไฟฟ้า ปัญหาโครงสร้างทางกล และอิทธิพลจากสภาพแวดล้อมการทำงานภายนอก
1. ความล้มเหลวของระบบไฟฟ้า: นี่เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความผันผวนของความเร็ว ประการแรก แหล่งจ่ายไฟที่ไม่เสถียรในวงจรอาร์เมเจอร์ เช่น แรงดันไฟฟ้าขาออกของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่ไม่เสถียร หน้าสัมผัสสายไฟ หรือความต้านทานที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากอายุของสาย จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของ U และ Ia ทันที ซึ่งนำไปสู่ความผันผวนของความเร็วโดยตรง ประการที่สอง ระบบกระตุ้นที่ผิดปกติ: ในมอเตอร์ DC ที่ถูกกระตุ้นแยกกัน วงจรเปิด ไฟฟ้าลัดวงจร หรือหน้าสัมผัสที่ไม่ดีในขดลวดกระตุ้นจะทำให้ Φ เปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน สำหรับมอเตอร์ที่ถูกกระตุ้นแบบชันท์ หากความต้านทานของวงจรกระตุ้นเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ฟลักซ์แม่เหล็กก็จะลดลงเช่นกัน ส่งผลให้ความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ประการที่สาม ความล้มเหลวของขดลวดอาร์เมเจอร์: ไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างรอบ วงจรเปิดในขดลวด หรือหน้าสัมผัสที่ไม่ดีของส่วนคอมมิวเตเตอร์ จะทำให้เกิด Ia ที่ไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้เสถียรภาพของความเร็วเสียหาย
2. ปัญหาโครงสร้างเชิงกล: การเปลี่ยนแปลงความต้านทานเชิงกลอย่างฉับพลันจะทำให้เกิดความผันผวนของความเร็วโดยอ้อม ตลับลูกปืนมอเตอร์ที่สึกหรอ หล่อลื่นไม่เพียงพอ หรือเสียหายจะเพิ่มความต้านทานการหมุนและทำให้เกิดความผันผวนเป็นระยะๆ การเบี่ยงเบนของการติดตั้งคัปปลิ้ง (เช่น การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ความหลวม) จะส่งผลให้การรับน้ำหนักไม่สม่ำเสมอและเกิดแรงกระแทกเป็นระยะๆ หากโหลดที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์มีความเสี่ยงที่จะติดขัดหรือหยุดทำงาน (เช่น การสะสมของวัสดุในอุปกรณ์ลำเลียง) จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงบิดของโหลดอย่างฉับพลัน ตามสูตรความเร็ว เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น Ia จะเพิ่มขึ้นและความเร็วจะลดลงตามลำดับ เมื่อโหลดลดลง ความเร็วจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง
3. อิทธิพลของสภาพแวดล้อมการทำงานภายนอก: ประการแรก อุณหภูมิแวดล้อมที่สูงจะเพิ่มความต้านทานของขดลวดอาร์เมเจอร์ Ra เนื่องจากการขยายตัวและหดตัวเนื่องจากความร้อน ขณะเดียวกัน คุณสมบัติทางแม่เหล็กของขดลวดกระตุ้นจะอ่อนลง ส่งผลให้ค่า Φ ลดลง ผลกระทบทั้งสองประการนี้ร่วมกันทำให้เกิดความผันผวนของความเร็ว ประการที่สอง ปัจจัยแวดล้อม เช่น ฝุ่นและความชื้น จะกัดกร่อนขั้วมอเตอร์หรือคอมมิวเตเตอร์ ส่งผลให้ความต้านทานหน้าสัมผัสไม่เสถียร ซึ่งส่งผลต่อกระแสและความเร็ว ประการที่สาม สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอก: สนามแม่เหล็กแรงสูงที่เกิดจากอุปกรณ์กำลังสูงที่อยู่ใกล้เคียงจะรบกวนเสถียรภาพของฟลักซ์ของระบบกระตุ้น
II. การแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ
1. ปรับปรุงระบบไฟฟ้าให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าพารามิเตอร์มีเสถียรภาพ: ขั้นแรก ให้ตรวจสอบระบบจ่ายไฟ เปลี่ยนสายไฟเก่า และใช้วิธีการต่อสายความต้านทานต่ำ เช่น แท่งทองแดง เพื่อให้มั่นใจว่ามีการสัมผัสที่ดีในวงจรอาร์เมเจอร์ หากแรงดันไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟสูง สามารถติดตั้งตัวเก็บประจุกรองหรือเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าอาร์เมเจอร์ U ประการที่สอง ให้ตรวจสอบระบบกระตุ้น: ใช้มัลติมิเตอร์วัดความต้านทานของขดลวดกระตุ้น ตรวจหาไฟฟ้าลัดวงจรและวงจรเปิด และเปลี่ยนขดลวดที่เสียหาย สำหรับมอเตอร์แบบกระตุ้นแบบชันท์ ให้ปรับเทียบวาริสเตอร์วงจรกระตุ้นเป็นประจำเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่ผิดปกติ สุดท้าย ให้ตรวจสอบขดลวดอาร์เมเจอร์: ตรวจหาไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างรอบโดยการทดสอบแรงดันตกคร่อมของอาร์เมเจอร์ ซ่อมแซมหรือเปลี่ยนขดลวดให้ทันเวลา และในขณะเดียวกันให้ทำความสะอาดส่วนคอมมิวเตเตอร์และขัดผิวออกไซด์เพื่อให้การนำไฟฟ้าราบรื่น
2. ปรับปรุงโครงสร้างเชิงกลเพื่อลดความผันผวนของความต้านทาน: บำรุงรักษาตลับลูกปืนมอเตอร์อย่างสม่ำเสมอ เติมน้ำมันหล่อลื่น เปลี่ยนตลับลูกปืนและซีลที่สึกหรอเพื่อให้การหมุนเป็นไปอย่างราบรื่น ปรับเทียบข้อต่อ ปรับความเป็นศูนย์กลาง และขันน็อตยึดให้แน่นเพื่อป้องกันการรับน้ำหนักที่ไม่สม่ำเสมอ ขณะเดียวกัน ตรวจสอบอุปกรณ์รับน้ำหนัก ทำความสะอาดวัสดุสะสมในช่องลำเลียง และซ่อมแซมชิ้นส่วนที่ติดขัดเพื่อให้แรงบิดของโหลดคงที่ ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อความเร็วมอเตอร์จากแหล่งกำเนิด
3. ปรับปรุงสภาพแวดล้อมการทำงานเพื่อขจัดสัญญาณรบกวนจากภายนอก: ติดตั้งมอเตอร์ในบริเวณที่มีการระบายอากาศที่ดี ติดตั้งพัดลมระบายความร้อนหรืออุปกรณ์ระบายความร้อนเพื่อควบคุมอุณหภูมิโดยรอบให้อยู่ในช่วงการทำงานที่กำหนดของมอเตอร์ ปิดผนึกขั้วมอเตอร์และคอมมิวเตเตอร์เพื่อป้องกันการกัดกร่อนจากฝุ่นและความชื้น หากมีสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถติดตั้งแผ่นป้องกันในวงจรกระตุ้นมอเตอร์ หรือปรับตำแหน่งการติดตั้งมอเตอร์ให้ห่างจากอุปกรณ์รบกวนกำลังสูง
นอกจากนี้ การจัดตั้งระบบตรวจสอบตามปกติเพื่อตรวจสอบความเร็วของมอเตอร์แบบเรียลไทม์ด้วยเครื่องวัดรอบ บันทึกพารามิเตอร์การทำงาน และตรวจจับแนวโน้มที่ผิดปกติล่วงหน้า การดำเนินการบำรุงรักษามอเตอร์อย่างครอบคลุมเป็นประจำ ซึ่งรวมถึงการทำความสะอาด การยึด และการสอบเทียบ สามารถลดความน่าจะเป็นของความผันผวนของความเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานที่เสถียรของมอเตอร์ DC




