DCモーターはどのようにして速度を調整するのでしょうか?

DCモーターは、ACモーターでは代替できない低速・大トルクの特性を持っています。したがって、DC モータの速度制御装置は幅広い用途に使用できます。 DC モーターは、整流子ありと整流子なしの 2 つのタイプに分けられます。では、その速度はどうやって調整するのでしょうか？

ポテノメーター速度制御方式は、最も一般的な DC モーターの速度制御方式の 1 つです。ポテンショメータを使用してモーターの電流を変更し、モーターの速度を変更します。モーターの速度は、ポテンショメータのノブを回転することによって調整されます。ポテンショメータ速度調整方法は、シングルスピード DC モータおよびマルチスピード DC モータ調整に使用できます。パルス幅変調速度調整方式では、パルス幅変調技術を使用して、モーター動作のデューティ サイクルを変更することでモーター速度を調整します。コントローラーは周期的なパルス信号を生成し、パルス幅を変更することでモーターの速度を調整できます。これは高精度、高信頼性、低ノイズ、低エネルギー消費の方法です。コードディスクフィードバック速度調整方式は、コードディスクなどのデバイスを使用してモータの速度をフィードバックし、正確な速度調整制御を実現します。通常、モーターには回転コードが付属しており、モーターの位置と速度を検出します。コードディスクの情報はコントローラーに返送され、コントローラーはそれを使用してモータードライバーの出力を調整し、モーターの回転速度を制御します。磁界励磁速度制御方式は、モータの磁界を利用してモータの速度を制御します。モーターの励磁電流の大きさを変えることでモーターのトルクや回転数を変えることができます。これは非常にシンプルで実装が容易な速度調整方法ですが、制御精度は比較的低くなります。 1930年代後半にはモータシステムの開発により、速度調整機能に優れたDCモータが広く普及しました。この制御方式により、広い速度範囲、小さな速度比、滑らかな速度制御機能が得られます。ただし、この方法の主な欠点は、システムの重量が大きく、設置面積が大きく、消費電力が低く、メンテナンスが難しいことです。

近年、パワーエレクトロニクス技術の急速な発展に伴い、サイリスタコンバータによるDCモータの速度調整方式がFAモータの速度調整方式に取って代わり、その速度調整機能はFAモータの速度調整方式をはるかに上回っています。特に大規模集積回路技術とコンピュータ技術の急速な発展により、DC モータ速度制御システムの精度、動的機能、信頼性が大幅に向上しました。パワーエレクトロニクス技術における IGBT などの高出力機器の開発により、サイリスタが置き換えられ、より機能的な DC 速度調整システムが提供されています。

DC モーターの速度の計算式は次のとおりです。 n= (U-IR) / K φ、ここで U は電機子端電圧、I は電機子電流、r は電機子回路の総抵抗、 φ は極あたりの磁束、k はモーターの構造パラメータです。 DC モーターには 3 つの速度調整方法があります。電機子電圧を下げる、基本速度以下の速度、電機子回路の直列抵抗による速度、磁場を弱める、基本速度を超える速度です。

速度調整により電機子電圧が低下する場合、電機子回路には調整可能な直流電源が必要です。電機子および励磁回路の抵抗は可能な限り小さくなります。電圧が低下すると速度が低下します。人工特徴硬度が一定で走行速度が安定しており、無段階速度調整が可能です。

電機子回路は直列抵抗によって制御されます。直列抵抗が大きいほど機械的特性が弱くなり、回転速度が不安定になります。低速では直列抵抗が非常に高くなり、電力損失が大きくなり、電力が低下します。速度調整範囲は負荷の影響を受け、負荷が大きい場合と軽負荷が小さい場合があります。

弱い磁気速度調整、一般的な DC モーターは、磁気回路の過飽和を防ぐために、弱い磁気のみを使用できますが、強い磁気は使用できません。電機子電圧を定格値に保ち、電機子回路の直列抵抗を最小限に抑え、励磁回路抵抗Rfを大きくすることで励磁電流と磁束を低減し、モータの回転速度を上げ、機械的特性を向上させます。柔らかい。速度が上昇した場合、負荷トルクが定格のままであると、モータ出力が定格出力を超え、モータに過負荷がかかりますので、これは禁止されています。したがって、弱い磁気速度が調整されると、負荷トルクはモーター速度の増加に応じて減少します。これは定出力速度規制です。過度の遠心力によるモーター回転子の巻線の剥がれや損傷を防ぐため、弱磁界使用時のモーター回転数は許容値を超えないようにしてください。

DC モーター速度調整システムでは、まず安定した DC 電圧がモーターに電力を供給するために選択され、速度調整は電機子回路の抵抗を変更することによって完了します。この方法は単純で、製造が容易であり、安価である。しかし、欠点は、出力が低く、機械的特性が柔らかく、広範囲で滑らかな速度調整機能が得られないことです。この方法は、低電力および低速の調整範囲にのみ適しています。

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