สาเหตุทั่วไปของความผันผวนของความเร็วที่ผิดปกติในมอเตอร์ DC ในระหว่างการทำงานคืออะไร และจะแก้ไขปัญหาเฉพาะจุดได้อย่างไร

มอเตอร์กระแสตรงถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อุตสาหกรรม เครื่องใช้ในครัวเรือน และสถานการณ์อื่นๆ ความเร็วที่คงที่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของอุปกรณ์ หากความเร็วมีความผันผวนบ่อยครั้งมากกว่า ±5% จะนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่น การป้อนสายพานลำเลียงไม่สม่ำเสมอ และความแม่นยำในการตัดเฉือนที่ลดลง เครื่องกลึงกระแสตรงของโรงงานเครื่องจักรขนาดเล็กแห่งหนึ่งเคยประสบกับอัตราการแปรรูปชิ้นงานลดลงจาก 98% เหลือ 85% เนื่องจากความผันผวนของความเร็ว ดังนั้น การแก้ไขปัญหาความผันผวนของความเร็วอย่างรวดเร็วจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์

I. การจำแนกสาเหตุทั่วไป

สาเหตุหลักของความผันผวนความเร็วที่ผิดปกติในมอเตอร์ DC สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท: ปัญหาแหล่งจ่ายไฟ, ความผิดปกติของมอเตอร์, และ ความผิดปกติของวงจรควบคุมในส่วนของแหล่งจ่ายไฟ แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ไม่เสถียร (เช่น แรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าในชนบทเพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างกะทันหัน หรือความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากสายส่งไฟฟ้าร่วมของอุปกรณ์อุตสาหกรรม) หรือกระแสไฟฟ้าที่ไม่เพียงพอ จะส่งผลโดยตรงต่อแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าของขดลวดอาร์เมเจอร์มอเตอร์ ทำให้เกิดความผันผวนของความเร็ว ในบรรดาความผิดพลาดของมอเตอร์เอง การสัมผัสที่ไม่ดีระหว่างแปรงถ่านและคอมมิวเตเตอร์ (เช่น การสึกหรอของแปรงถ่าน การเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวของคอมมิวเตเตอร์) และการลัดวงจรบางส่วนหรือวงจรเปิดของขดลวดอาร์เมเจอร์ จะรบกวนสมดุลสนามแม่เหล็กภายในมอเตอร์ ส่งผลให้ความเร็วไม่คงที่ ความผิดปกติในวงจรควบคุม ได้แก่ การตั้งค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมมอเตอร์ที่ไม่ถูกต้อง (เช่น ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนของตัวควบคุม PID ที่ไม่เหมาะสม) และการสูญเสียหรือความล่าช้าของสัญญาณจากเซ็นเซอร์ป้อนกลับ (เช่น เซ็นเซอร์ฮอลล์) ซึ่งทำให้การปรับความเร็วมอเตอร์ไม่แม่นยำ

II. วิธีการแก้ไขปัญหาแบบกำหนดเป้าหมาย

การแก้ไขปัญหาแหล่งจ่ายไฟ

ใช้มัลติมิเตอร์ตรวจสอบแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ขั้วอินพุตของมอเตอร์อย่างต่อเนื่อง และบันทึกการเปลี่ยนแปลงค่าระหว่างการทำงาน หากช่วงความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าเกิน ±10% (เช่น แรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์พิกัด 24V ผันผวนซ้ำๆ ระหว่าง 21V ถึง 27V) หรือกระแสไฟฟ้าต่ำกว่า 80% ของค่าพิกัดบ่อยครั้ง อาจระบุได้ว่าเป็นปัญหาของแหล่งจ่ายไฟ ตัวอย่างเช่น ในโรงงานแปรรูปอาหาร พบว่ามอเตอร์สายพานลำเลียง DC มีความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 19V ถึง 25V จากการทดสอบ และสาเหตุได้รับการวินิจฉัยว่าแหล่งจ่ายไฟไม่เสถียรเนื่องจากการสตาร์ทอุปกรณ์กำลังสูงในโรงงาน

การแก้ไขปัญหามอเตอร์เสียเอง

หลังจากปิดเครื่องแล้ว ให้ถอดฝาครอบมอเตอร์ออก ตรวจสอบการสึกหรอของแปรงถ่าน (เปลี่ยนแปรงถ่านหากความยาวแปรงถ่านน้อยกว่า 5 มม.) และสังเกตว่าพื้นผิวของคอมมิวเตเตอร์มีชั้นออกไซด์ รอยขีดข่วน หรือคราบเขม่าหรือไม่ (สามารถขัดเบาๆ และทำความสะอาดด้วยกระดาษทรายละเอียด) วัดค่าความต้านทานฉนวนของขดลวดอาร์เมเจอร์ด้วยเมกะโอห์มมิเตอร์ หากค่าความต้านทานต่ำกว่า 0.5 เมกะโอห์ม แสดงว่าอาจมีการลัดวงจรของขดลวด ในกรณีการบำรุงรักษา มอเตอร์พัดลม DC มีความผันผวนของความเร็วเนื่องจากคราบเขม่าสะสมบนคอมมิวเตเตอร์จำนวนมาก และปัญหาดังกล่าวก็หายไปหลังจากทำความสะอาด

การแก้ไขปัญหาวงจรควบคุม

ตรวจสอบการตั้งค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมและเปรียบเทียบกับคู่มืออุปกรณ์เพื่อยืนยันว่าพารามิเตอร์ PID (Proportional P, Integral I, Derivative D) ตรงกับรุ่นมอเตอร์หรือไม่ ใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อตรวจจับสัญญาณเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ป้อนกลับ หากสัญญาณถูกตัดการเชื่อมต่อหรือมีสัญญาณรบกวนมากเกินไป ให้ตรวจสอบว่าสายไฟของเซ็นเซอร์หลวมหรือไม่ หรือเปลี่ยนเซ็นเซอร์ ในมอเตอร์กระแสตรงของอุปกรณ์อัตโนมัติ สายไฟของเซ็นเซอร์ฮอลล์มีการสัมผัสที่ไม่ดี ทำให้สัญญาณขาดหายและความเร็วเพิ่มขึ้นบ่อยครั้ง ปัญหาได้รับการแก้ไขหลังจากขันสายไฟให้แน่นอีกครั้ง

III. แนวทางแก้ไขที่สอดคล้องกัน

โซลูชันสำหรับปัญหาแหล่งจ่ายไฟ

หากเกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า ให้ติดตั้งโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (เช่น โมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาเข้า 12-36V และขาออก 24V) เพื่อรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของมอเตอร์ หากกระแสไฟฟ้าในสายส่งไม่เพียงพอ ให้เปลี่ยนสายส่งด้วยสายส่งที่มีพื้นที่หน้าตัดใหญ่ขึ้น (เช่น เปลี่ยนสายส่งขนาด 1.5 ตารางมิลลิเมตร เป็นสายส่งขนาด 2.5 ตารางมิลลิเมตร) เพื่อลดการสูญเสียพลังงานในสายส่ง สำหรับปั๊มน้ำไฟฟ้ากระแสตรงสำหรับชลประทานในชนบท หลังจากติดตั้งโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าแล้ว แรงดันไฟฟ้าจะคงที่ระหว่าง 23.5V ถึง 24.5V และความผันผวนของความเร็วจะลดลงจาก ±8% เป็น ±1.5%

แนวทางแก้ไขสำหรับมอเตอร์ที่ผิดพลาด

เปลี่ยนแปรงถ่านที่สึกหรอมาก (เลือกแปรงถ่านที่ตรงกับรุ่นมอเตอร์) และทำความสะอาดพื้นผิวของคอมมิวเตเตอร์ด้วยแอลกอฮอล์ หากขดลวดอาร์เมเจอร์เกิดไฟฟ้าลัดวงจร ให้พันขดลวดกลับหรือเปลี่ยนชุดอาร์เมเจอร์ หลังจากเปลี่ยนแปรงถ่านและทำความสะอาดคอมมิวเตเตอร์ของมอเตอร์กระแสตรงแล้ว ปัญหาความผันผวนของความเร็วก็ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ และเสียงขณะทำงานก็ลดลงอย่างมากเช่นกัน

แนวทางแก้ไขสำหรับความผิดปกติของวงจรควบคุม

ปรับเทียบพารามิเตอร์ PID ของตัวควบคุมความเร็วใหม่ตามคู่มืออุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น ปรับค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วน P จาก 5 เป็น 3 และเวลาอินทิกรัล I จาก 100 มิลลิวินาที เป็น 200 มิลลิวินาที เพื่อปรับการตอบสนองการปรับความเร็วให้เหมาะสมที่สุด เปลี่ยนเซ็นเซอร์ป้อนกลับที่ชำรุดเพื่อให้การส่งสัญญาณมีเสถียรภาพ หลังจากปรับตั้งค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมความเร็วของมอเตอร์ขับเคลื่อน DC ของเครื่องมือกลความแม่นยำสูงใหม่แล้ว ความผันผวนของความเร็วจะถูกควบคุมให้อยู่ในช่วง ±2% และความแม่นยำในการตัดเฉือนก็กลับคืนสู่ระดับเดิม

ด้วยการแก้ไขปัญหาที่ได้รับการจำแนกประเภทข้างต้นและโซลูชันที่ตรงเป้าหมาย ปัญหาความผันผวนของความเร็วที่ผิดปกติในมอเตอร์ DC สามารถแก้ไขได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานของมอเตอร์ที่เสถียร ลดระยะเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์เนื่องจากข้อบกพร่อง และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและการทำงาน

เรื่องก่อนหน้า

มอเตอร์ DC มีการใช้งานหลักๆ อะไรบ้าง และมีข้อดีอะไรบ้าง?

เรื่องถัดไป

เหตุใดมอเตอร์ AC จึงสามารถหมุนได้อย่างต่อเนื่อง และมีหลักการทำงานหลักคืออะไร