Geschwindigkeitsregelungsmethoden des Gleichstrommotors

By | September 24, 2022

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Geschwindigkeit eines Gleichstrommotors

Gegen-EMK Eb eines Gleichstrommotors ist nichts anderes als die induzierte EMK in Ankerleitern aufgrund der Drehung des Ankers im Magnetfeld. Also die Größe von Eb kann durch die EMF-Gleichung eines Gleichstromgenerators angegeben werden.
Eb = PNZ/60A

(wobei P = Polzahl, = Fluss/Pol, N = Drehzahl in U/min, Z = Anzahl Ankerleiter, A = Parallelpfade)

Eb kann auch angegeben werden als
Eb = V-IaRa

somit aus den obigen Gleichungen
N = Eb 60A/PZ

aber für einen Gleichstrommotor sind A, P und Z Konstanten

Deshalb N K Eb/ (wobei K = konstant)

Dies zeigt die Drehzahl eines Gleichstrommotors ist direkt proportional zur Gegen-EMK und umgekehrt proportional zum Fluss pro Pol.

Geschwindigkeitsregelungsmethoden des Gleichstrommotors

Drehzahlregelung des Nebenschlussmotors

1. Flusskontrollmethode

Flussregelungsverfahren zur Regelung der Drehzahl eines Gleichstrom-Nebenschlussmotors

Es wurde oben bereits erläutert, dass die Drehzahl eines Gleichstrommotors ist umgekehrt proportional zum Fluss pro Pol. Somit kann durch Verringern des Flusses die Geschwindigkeit erhöht werden und umgekehrt.

Um den Fluss zu steuern, wird ein Rheostat in Reihe mit der Feldwicklung hinzugefügt, wie im Schaltplan gezeigt. Durch Hinzufügen von mehr Widerstand in Reihe mit der Feldwicklung wird die Geschwindigkeit erhöht, wenn der Fluss verringert wird. Bei Nebenschlussmotoren ist der Erregerstrom relativ klein, ISch2Der R-Verlust ist gering. Daher ist diese Methode sehr effizient. Obwohl die Drehzahl mit diesem Verfahren durch Verringerung des Flusses über den Nennwert hinaus erhöht werden kann, begrenzt es die maximale Drehzahl, da eine Schwächung des Feldflusses über eine Grenze hinaus die Kommutierung nachteilig beeinflusst.

2. Ankersteuerungsverfahren

Ankersteuerungsverfahren zur Steuerung der Drehzahl eines Nebenschlussmotors

Geschwindigkeit eines Gleichstrommotors ist direkt proportional zur Gegen-EMK Eb und Eb = V – IaRa. Das heißt, wenn die Versorgungsspannung V und der Ankerwiderstand Ra konstant gehalten, dann ist die Drehzahl direkt proportional zum Ankerstrom Ia. Wenn wir also einen Widerstand in Reihe mit dem Anker hinzufügen, Ia abnimmt und damit auch die Geschwindigkeit abnimmt. Je größer der Widerstand in Reihe mit dem Anker, desto größer die Geschwindigkeitsabnahme.

3. Spannungsregelungsverfahren

a) Mehrfachspannungssteuerung:
Bei diesem Verfahren wird das Nebenschlussfeld mit einer festen Erregerspannung verbunden und der Anker mit unterschiedlichen Spannungen versorgt. Die Spannung über dem Anker wird mit Hilfe geeigneter Schaltgeräte geändert. Die Drehzahl ist ungefähr proportional zur Spannung am Anker.

b) Ward-Leonard-System:
Ward Leonard System Drehzahlregelung des Gleichstrommotors Dieses System wird dort eingesetzt, wo es sehr empfindlich ist Drehzahlregelung des Motors erforderlich ist (z. B. Elektrobagger, Aufzüge etc.). Die Anordnung dieses Systems ist wie in der Abbildung rechts gezeigt.
M2 ist der Motor, für den eine Drehzahlregelung erforderlich ist.
M1 kann jeder Wechselstrommotor oder Gleichstrommotor mit konstanter Drehzahl sein.
G ist ein direkt mit M gekoppelter Generator1.
Bei diesem Verfahren wird die Ausgangsleistung des Generators G dem Anker des Motors M zugeführt2 dessen Geschwindigkeit geregelt werden soll. Die Ausgangsspannung des Generators G kann mit seinem Feldregler von Null bis zu seinem Maximalwert variiert werden und damit die Ankerspannung des Motors M2 wird sehr flüssig variiert. Daher sehr glatt Drehzahlregelung des Gleichstrommotors können mit dieser Methode gewonnen werden.

Drehzahlregelung des Serienmotors

1. Flusskontrollmethode

Geschwindigkeitsregelung des DC-Reihenmotors

  • Feldweiche: Ein variabler Widerstand wird parallel zum Serienfeld geschaltet, wie in Abb. (a) gezeigt. Dieser variable Widerstand wird als Ableiter bezeichnet, da die gewünschte Strommenge durch diesen Widerstand umgeleitet werden kann und somit der Strom durch die Feldspule verringert werden kann. Somit kann der Fluss auf die gewünschte Menge verringert und die Geschwindigkeit erhöht werden.
  • Ankerumsteller: Der Umleiter wird wie in Abb. (b) über den Anker angeschlossen.
    Für ein gegebenes konstantes Lastdrehmoment muss der Fluss steigen, wenn der Ankerstrom reduziert wird, da Ta ∝ Ia
    Dies führt zu einer Erhöhung des Stroms, der aus der Versorgung entnommen wird, und folglich wird der Fluss zunehmen und anschließend Drehzahl des Motors wird abnehmen.
  • Getippte Feldsteuerung: Wie in Abb. (c) gezeigt, wird die Feldspule abgegriffen, um die Anzahl der Windungen zu teilen. Daher können wir unterschiedliche Werte auswählen, indem wir eine unterschiedliche Anzahl von Windungen auswählen.
  • Parallelschaltung von Feldspulen: Bei dieser Methode können mehrere Geschwindigkeiten erreicht werden, indem die Spulen neu gruppiert werden, wie in Abb. (d) gezeigt.

2. Variabler Widerstand in Reihe mit Anker

Durch Einfügen eines Widerstands in Reihe mit dem Anker kann die Spannung über dem Anker verringert werden. Und daher verringert sich die Geschwindigkeit proportional dazu.

3. Serien-Parallel-Steuerung

Dieses System wird häufig in der elektrischen Traktion verwendet, wo zwei oder mehr mechanisch gekoppelte Serienmotoren verwendet werden. Für niedrige Geschwindigkeiten werden die Motoren in Reihe geschaltet, und für höhere Geschwindigkeiten werden die Motoren parallel geschaltet.
Wenn sie in Reihe geschaltet sind, fließt der gleiche Strom durch die Motoren, obwohl die Spannung an jedem Motor geteilt wird. Bei Parallelschaltung ist die Spannung an jedem Motor gleich, obwohl der Strom geteilt wird.