Formel für die Drehzahl eines Gleichstrommotors
Zunächst stellen wir die Formel für die Drehzahl eines Gleichstrommotors vor:
n=(U-IR)/KΦ
Dabei ist „n” die Motordrehzahl (U/min), „U” die Ankerspannung, „I” der Ankerstrom, „R” der Widerstand des Ankerstromkreises, „Φ” der Erregerfluss und „k” die induzierte elektromotorische Kraftkonstante. Es ist ersichtlich, dass die Drehzahl des Gleichstrommotors mit U, R und Φ zusammenhängt, sodass wir seine Drehzahl durch Anpassen dieser Variablen ändern können.
- Ändern Sie die Versorgungsspannung (U)
- Ändern Sie den Schaltungswiderstand (R)
- Ändern Sie den Magnetfluss (Φ)
Methode 1: Ändern Sie die Versorgungsspannung (U)
Die Änderung der Spannung dient hauptsächlich dazu, die Ankerspannung von der Nennspannung nach unten zu reduzieren und die Drehzahl von der Nenndrehzahl des Motors nach unten zu ändern, was eine Methode zur Drehzahlregelung mit konstantem Drehmoment darstellt. Diese Methode eignet sich am besten für Systeme, die eine stufenlose und gleichmäßige Drehzahlregelung innerhalb eines bestimmten Bereichs erfordern. Die bei der Änderung des Ankerstroms auftretende Zeitkonstante ist gering, sodass eine schnelle Reaktion möglich ist, jedoch ist eine einstellbare Gleichstromversorgung mit großer Kapazität erforderlich.
Eigenschaften:
- Großer Drehzahlregelungsbereich, auch als stufenlose Drehzahlregelung bezeichnet.
- Es gibt keinen zusätzlichen Energieverlust, und die Härte der mechanischen Eigenschaften bleibt nach der Spannungsreduzierung unverändert, und die Stabilität ist gut.
- Die Drehzahl kann nur nach unten, nicht nach oben geregelt werden.
- Die erforderliche Ausrüstung ist komplizierter und die Kosten sind höher.
Methode 2: Ändern Sie den Schaltungswiderstand (R)
Die Methode der Drehzahlregelung durch Reihenschaltung von Widerständen außerhalb des Ankerstromkreises des Motors zeichnet sich durch einfache Ausrüstung und bequeme Bedienung aus. Sie ermöglicht jedoch nur eine stufenweise Drehzahlregelung, die Gleichmäßigkeit der Drehzahlregelung ist schlecht und die mechanischen Eigenschaften sind weich; außerdem wird im Drehzahlregelungswiderstand eine große Menge an elektrischer Energie verbraucht. Die Drehzahlregelung durch Widerstandsänderung hat viele Nachteile und wird derzeit nur selten verwendet.
Eigenschaften:
- Die erforderliche Ausrüstung ist relativ einfach und kostengünstig und wird häufig in Gleichstrommotoren mit geringer Leistung eingesetzt.
- Die Drehzahl kann nur nach unten geregelt werden, was eine stufenweise Drehzahlregelung darstellt, und die Kennlinie ist weich.
- Der Drehzahlregelungswiderstand verursacht einen hohen Energieverlust, und die Wirtschaftlichkeit ist schlecht.
Schematische Darstellung:
Im Stromkreis eines Gleichstrommotors können wir unterschiedliche Drehzahlen erzielen, indem wir verschiedene Widerstände in Reihe schalten. Sein Schaltplan besteht aus drei Teilen: Gleichrichterschaltung, Hauptstromkreis und Steuerstromkreis. Die Stromversorgung des Hauptstromkreises beträgt 220 Volt Wechselstrom, und die Zugangsspannung des Steuerstromkreises beträgt 380 Volt. Darüber hinaus befinden sich drei elektrische Komponenten im Stromkreis, darunter ein KM1- und ein KM2-Zwischenrelais.
Niedriggeschwindigkeitsmodus:
Die Stromversorgung erfolgt über 220 Volt Wechselstrom, der über einen Transformator in 127 Volt Wechselstrom umgewandelt und anschließend über eine Gleichrichterschaltung in 110 Volt Gleichstrom umgewandelt wird. Drei Tastenschalter steuern drei Geschwindigkeitsstufen. Wenn SB2 gedrückt wird, wird das Schütz KM1 selbsthaltend. Zu diesem Zeitpunkt ist der Motor mit zwei in Reihe geschalteten Widerständen R1R2 verbunden, was dem niedrigsten Geschwindigkeitszustand entspricht.
Mittlerer Geschwindigkeitsmodus:
Wenn Sie die Geschwindigkeit erhöhen möchten, können Sie den Tastenschalter SB3 drücken, woraufhin sich das Relais KA1 selbst verriegelt. Gleichzeitig wird sein normalerweise offener Kontakt geschlossen, und der Strom überspringt R2 und wird direkt an den Motor angeschlossen, um eine Beschleunigung zu erreichen.
Hochgeschwindigkeitsmodus:
Um in den Hochgeschwindigkeitsmodus zu wechseln, drücken Sie den Tastenschalter SB4. Zu diesem Zeitpunkt ist KA2 selbsthemmend. Gleichzeitig wird sein normalerweise geschlossener Kontakt geöffnet, um KA1 auszuschalten, und der normalerweise offene Kontakt wird geschlossen, um den Widerstand R1 direkt zu überspringen.
Methode 3: Ändern Sie den Magnetfluss (Φ)
Durch Veränderung des Magnetflusses lässt sich eine stufenlose, gleichmäßige Drehzahlregelung realisieren, jedoch kann nur der Magnetfluss abgeschwächt und die Drehzahl von der Nenndrehzahl des Motors aus nach oben angepasst werden, was eine Drehzahlregelung mit konstanter Leistung darstellt. Die Zeitkonstante, die bei einer Veränderung des Ankerstroms auftritt, ist wesentlich größer, und die Reaktionsgeschwindigkeit ist langsamer. Die erforderliche Stromversorgungskapazität ist jedoch gering.
Funktionen
- Die Drehzahlregelung erfolgt im Erregungskreis, der Energieverlust ist gering und die Steuerung ist bequem.
- Stufenlose Geschwindigkeitsregelung, jedoch kann die Geschwindigkeit nur von der Nenngeschwindigkeit aus nach oben geregelt werden, was häufig als zusätzliche Geschwindigkeitsregelung genutzt wird.
- Der Bereich der Drehzahlverstellung ist eng, und wenn ф zu stark abnimmt, ist es schwierig, die Richtung zu ändern, und der Funke ist groß.
