สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้คืออะไร และควรนำแนวทางแก้ไขเชิงระบบต่างๆ มาใช้อย่างไรบ้าง?

เสถียรภาพความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงเป็นตัวกำหนดคุณค่าการใช้งานโดยตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ต่างๆ เช่น การผลิตที่มีความแม่นยำและการลำเลียงอัตโนมัติ ความผันผวนของความเร็วมักก่อให้เกิดปัญหาโซ่ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องเริ่มต้นจากลักษณะโครงสร้างและหลักการทำงานของมอเตอร์ ดำเนินการวิเคราะห์อย่างครอบคลุมร่วมกับระบบควบคุมไฟฟ้าและระบบส่งกำลังเชิงกล ระบุจุดสำคัญ และดำเนินการตามมาตรการเฉพาะ

I. สาเหตุหลักของความผันผวนของความเร็ว

สูตรความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงคือ n = (U – IaRa) / (CeΦ) (โดยที่ n คือความเร็ว, U คือแรงดันอาร์เมเจอร์, Ia คือกระแสอาร์เมเจอร์, Ra คือความต้านทานอาร์เมเจอร์, Ce คือค่าคงที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ และ Φ คือฟลักซ์กระตุ้น) ความไม่เสถียรของพารามิเตอร์ใดๆ ในสูตรจะทำให้เกิดความผันผวนของความเร็ว ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท

1. ระบบไฟฟ้าที่ผิดปกติ: ตัวเหนี่ยวนำโดยตรงของความผันผวนของพารามิเตอร์

แหล่งจ่ายไฟอาร์เมเจอร์ที่ไม่เสถียรเป็นปัจจัยที่พบบ่อยที่สุด ตัวอย่างเช่น การเกิดริปเปิลที่มากเกินไปในเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟ DC การสัมผัสสายไฟที่ไม่ดี หรือแรงดันไฟฟ้าตกอย่างกะทันหันที่เกิดจากเส้นผ่านศูนย์กลางสายไฟที่ไม่เพียงพอ ล้วนนำไปสู่ความผันผวนที่ผิดปกติของค่า U ในสูตร ความผิดพลาดในวงจรกระตุ้นก็มีความสำคัญเช่นกัน ในมอเตอร์แบบกระตุ้นแบบอนุกรม ขดลวดกระตุ้นจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับอาร์เมเจอร์ หากเกิดการลัดวงจรบางส่วนในขดลวด Φ จะลดลง ส่งผลให้ความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ในมอเตอร์แบบกระตุ้นแบบชันท์ การสัมผัสที่ไม่ดีของความต้านทานวงจรกระตุ้นจะทำให้กระแสกระตุ้นเปลี่ยนแปลง นำไปสู่ความผันผวนของ Φ นอกจากนี้ การลัดวงจรระหว่างรอบในขดลวดอาร์เมเจอร์หรือการออกซิเดชันของส่วนคอมมิวเตเตอร์จะทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของ Ia ทันที และแรงดันไฟฟ้าตกที่เกิดจาก Ra จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย ส่งผลให้สมดุลความเร็วเสียไป

2. ปัญหาโครงสร้างเชิงกล: ปัจจัยที่รบกวนการส่งแรง

วิธีการเชื่อมต่อระหว่างมอเตอร์และโหลดส่งผลโดยตรงต่อเสถียรภาพความเร็ว การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องในการติดตั้งคัปปลิ้ง (เช่น การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องและความหลวม) จะทำให้เกิดความผันผวนของแรงบิดโหลดเป็นระยะๆ นำไปสู่ความผันผวนอย่างรุนแรงในหน่วย Ia เมื่อโหลดมีการเปลี่ยนแปลง การสึกหรอของตลับลูกปืนหรือการหล่อลื่นที่ไม่ดีจะเพิ่มความต้านทานแรงเสียดทานเชิงกล การเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มของความต้านทานนี้จะทำลายสมดุลของ “แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า = แรงบิดโหลด + แรงบิดแรงเสียดทาน” และทำให้เกิดความผันผวนของความเร็ว หากมอเตอร์เองมีปัญหาความไม่สมดุลของโรเตอร์ แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่เกิดขึ้นระหว่างการหมุนด้วยความเร็วสูงจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเชิงกล ซึ่งจะทำให้ความผันผวนของแรงบิดรุนแรงยิ่งขึ้น

3. การควบคุมและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม: การควบคุมระบบและการรบกวนจากภายนอก

พารามิเตอร์ที่ไม่ตรงกันของระบบควบคุมความเร็วเป็นสาเหตุสำคัญ ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนของตัวควบคุม PID ที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการโอเวอร์ชูตได้ง่าย และระยะเวลาอินทิกรัลที่นานเกินไปไม่สามารถลดความคลาดเคลื่อนของสภาวะคงตัวได้ทันท่วงที ทำให้ความเร็วแกว่งไปรอบๆ ค่าเป้าหมาย ปัจจัยรบกวนจากสภาพแวดล้อมภายนอกก็เป็นสิ่งที่ไม่ควรมองข้ามเช่นกัน เช่น รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงจะรบกวนสัญญาณควบคุม และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อค่าความต้านทานของ Ra และขดลวดกระตุ้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น Ra จะเพิ่มขึ้น หาก U ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง Ia และแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าจะลดลง ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่ความเร็วที่ลดลง

II. การแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ

1. ปรับปรุงระบบไฟฟ้าให้เหมาะสมเพื่อรักษาเสถียรภาพของพารามิเตอร์หลัก

ขั้นแรก ให้ตรวจสอบระบบจ่ายไฟ: เปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟ DC เป็นแหล่งจ่ายไฟคุณภาพสูง (ค่าตัวประกอบริปเปิล ≤ 1%) หรือต่อตัวเก็บประจุแบบขนานที่ขั้วจ่ายไฟออกเพื่อกรอง สำหรับปัญหาสายไฟ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นที่หน้าตัดของสายไฟเป็นไปตามข้อกำหนดกระแสไฟฟ้า (ความหนาแน่นกระแส ≤ 6A/mm²) ขันขั้วต่อให้แน่น และใช้หน้าสัมผัสชุบเงินหากจำเป็นเพื่อลดความต้านทานของหน้าสัมผัส ประการที่สอง ยกเครื่องขดลวด: ตรวจวัดฉนวนของอาร์เมเจอร์และขดลวดกระตุ้นด้วยเมกะโอห์มมิเตอร์ หากเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ให้พันขดลวดกลับและตรวจสอบความถูกต้องของการพันขดลวด (ค่าความคลาดเคลื่อนระหว่างรอบ ≤ 0.5%) สำหรับชิ้นส่วนคอมมิวเตเตอร์ที่เกิดออกซิเดชัน ให้ขัดด้วยกระดาษทรายละเอียดและทาจาระบีนำไฟฟ้า ในขณะเดียวกัน ให้ตรวจสอบพื้นที่สัมผัสระหว่างแปรงและชิ้นส่วนคอมมิวเตเตอร์เพื่อให้แน่ใจว่ามีอย่างน้อย 85%

2. ซ่อมแซมโครงสร้างเชิงกลเพื่อขจัดสัญญาณรบกวนในการส่งสัญญาณ

สำหรับปัญหาการเชื่อมต่อ ให้ปรับเทียบข้อต่อใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าค่าความคลาดเคลื่อนในแนวรัศมี (radial runout) ≤ 0.05 มม. และค่าความคลาดเคลื่อนของหน้าสัมผัส (end face runout) ≤ 0.03 มม. หากความผันผวนของโหลดสูง สามารถใช้ข้อต่อแบบยืดหยุ่นเพื่อดูดซับแรงกระแทกได้ สำหรับข้อบกพร่องของตลับลูกปืน ควรเปลี่ยนตลับลูกปืนความแม่นยำสูงรุ่นเดียวกัน (เช่น เกรด P5) ให้ทันเวลา และควรเติมจาระบีทนอุณหภูมิสูงเป็นประจำ (เสริมทุก 500 ชั่วโมงการทำงาน) หากโรเตอร์ไม่สมดุล ให้ทำการทดสอบสมดุลแบบไดนามิกและควบคุมความไม่สมดุลให้อยู่ภายใน 5 กรัม·ซม. โดยการเพิ่มน้ำหนักถ่วงที่ปลายทั้งสองข้างของโรเตอร์

3. ปรับปรุงกลยุทธ์การควบคุมเพื่อแยกสัญญาณรบกวนจากภายนอก

ปรับตั้งค่าพารามิเตอร์ PID ใหม่และกำหนดค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดผ่านการทดสอบการตอบสนองแบบขั้นตอน: ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนช่วยให้มั่นใจได้ว่าความเร็วในการตอบสนองตรงตามข้อกำหนด เวลาอินทิกรัลช่วยขจัดข้อผิดพลาดแบบคงที่ และเวลาอนุพันธ์ช่วยยับยั้งการโอเวอร์ชูต สำหรับสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถหุ้มชั้นป้องกันโลหะรอบวงจรควบคุม และต่อสายดินชั้นป้องกันที่จุดเดียว เพื่อแก้ไขปัญหาผลกระทบจากอุณหภูมิ ให้ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิบนมอเตอร์และชดเชยอุณหภูมิของแรงดันไฟฟ้าอาร์เมเจอร์ผ่านระบบควบคุม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น 10 องศาเซลเซียส แรงดันไฟฟ้าอาร์เมเจอร์จะเพิ่มขึ้นโดยอัตโนมัติ 1%~2% นอกจากนี้ ควรบำรุงรักษามอเตอร์เป็นประจำ กำจัดฝุ่นที่ผิว และตรวจสอบระบบระบายความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์ทำงานในช่วงอุณหภูมิ 40~60 องศาเซลเซียส

ด้วยมาตรการเชิงระบบข้างต้นในด้านไฟฟ้า กลไก และการควบคุม ปัญหาความผันผวนของความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงจึงได้รับการแก้ไขอย่างมีประสิทธิภาพ อัตราความผันผวนของความเร็วสามารถควบคุมได้ภายใน ±1% ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านการทำงานที่แม่นยำและช่วยยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์ได้มากกว่า 30%

เรื่องก่อนหน้า

สาเหตุของมอเตอร์ AC ร้อนเกินไปเกิดจากอะไร?

เรื่องถัดไป

จะใช้เครื่องลดความชื้นอย่างถูกต้องเพื่อการลดความชื้นอย่างมีประสิทธิภาพในช่วงฤดูฝนพลัมได้อย่างไร พร้อมหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองพลังงานที่ไม่จำเป็น?