Controllo della velocità del motore a ingranaggio DC: Metodi, Considerazioni sulle prestazioni e sull'applicazione

Un motore a corrente continua combina un motore DC con un riduttore, così che un'alta velocità del motore si converta in una velocità di uscita più bassa e una coppia utile più elevata. Nell'automazione industriale, tuttavia, Il controllo della velocità non consiste semplicemente nel ridurre la tensione o scegliere un rapporto di trasmissione più grande.

Il punto effettivo di funzionamento di un motore a corrente continua è determinato da diverse variabili che agiscono insieme:

•Tensione di alimentazione

• Caratteristiche di velocità motore-coppia

• Coppia al carico

• Rapporto di trasmissione

• Efficienza del cambio

•Comportamento del controller PWM

• Corrente di avviamento e picco

• Ciclo di servizio e temperatura del motore

Per un controllo del movimento affidabile, Il motore, Cambio, Controller, e il carico meccanico dovrebbe essere selezionato come un unico sistema di azionamento.

Perché un motore a ingranaggio DC rallenta sotto carico?

Un problema comune nell'ingegneria è che un motore a ingranaggio DC perde giri al minuto dopo il test da banco ma durante l'installazione raggiunge la velocità attesa.

Questo fenomeno si verifica perché tutti i motori a corrente continua perdono velocità quando la coppia aumenta a causa del carico meccanico. Un motore DC a spalle richiede più corrente d'armatura per produrre una coppia maggiore. Dall'equazione della perdita motoria, Una maggiore corrente comporta una maggiore perdita di rame e una maggiore caduta di tensione interna, Quindi la velocità del motore diminuisce.

In termini pratici:

Il carico aumenta → la corrente aumenta → la coppia aumenta → la velocità diminuisce

Per questo motivo la velocità senza carico non dovrebbe essere usata come valore principale di dimensionamento. La velocità nominale sotto un carico definito è molto più utile.

Le applicazioni a bassa velocità meritano ulteriore attenzione. Se il ciclo di lavoro di tensione o PWM viene ridotto troppo, Il margine di coppia disponibile può diventare insufficiente da superare:

• Attrito del cambio

• Resistenza del cuscinetto

•Inerzia di avvio

• Variazione dei carichi del nastro trasportatore

• Disallineamento meccanico

Il risultato potrebbe essere la caccia veloce, Inizi difficili, corrente eccessiva, o stallo totale.

Cosa determina la velocità di uscita del motore a corrente continua?

Tre relazioni devono essere considerate nella scelta di un motore a ingranaggio DC.

1. Tensione e Giri del Motore

I motori a spazzola DC hanno un rapporto volt/RPM lineare. Quando la tensione aumenta, Esiste una correlazione diretta con la velocità di rotazione. Quando i motori hanno un carico, Resistenza dell'avvolgimento, e perdite motori, il rapporto diventa non lineare.

Motori a ingranaggi DC Mingye Funzionare con sistemi che operano da 12V a 220V. A causa della varietà nella costruzione di ciascun sistema, I trasmissioni possono essere progettate per adattarsi alle diverse attrezzature.

2. L'intervallo meccanico di funzionamento è determinato dal rapporto di trasmissione

Pensare in termini di valori approssimati, Possiamo tendere a affermare che:

Regimi in uscita = Rapporto RPM motore x trasmissione

Un cambio a rapporto più alto genera i seguenti:

• Regimi di uscita più bassi

• Maggiore coppia in uscita

• Maggiore riduzione meccanica

Contabilizzazione dell'efficienza e delle perdite del cambio, La coppia reale in uscita sarà inferiore.

Mingye offre rapporti di trasmissione da 3 a 200K. Questo permette ai progettisti di limitare l'intervallo di velocità meccanica prima di affidarsi alla regolazione elettronica.

3. La corrente indica la domanda di coppia

La corrente del motore è strettamente correlata alla coppia. Un controllore ha quindi bisogno di una capacità sufficiente per più di una corrente in regime stazionario.

Controllo:

•Corrente nominale

•Corrente di avviamento

• Corrente di accelerazione

• Corrente di inversione

•Possibile corrente di stallo

Selezionare un controller solo intorno alla corrente nominale può causare scattamenti di protezione da fastidi o surriscaldamento durante l'avvio e l'arresto.

PWM vs. Controllo della tensione per un motore a corrente continua

Due approcci di controllo comuni sono la regolazione diretta della tensione e la modulazione della larghezza dell'impulso.

Fattore	Controllo della tensione	Controllo PWM
Principio di controllo	Modifiche alla tensione applicata	Gli interruttori forniscono tensione tramite ciclo di lavoro
Comportamento a bassa velocità	Può indebolirsi significativamente	Di solito meglio
Efficienza energetica	Dipende dal design del regolatore	Generalmente più alto
Generazione di calore	Può essere più alto	Di solito più basso nel controller
Regolazione dinamica	Base	Bene
Applicazione tipica	Attrezzatura semplice	Automazione industriale

Il PWM offre il controllo della velocità dei motori a corrente continua eliminando la necessità che un motore dissipi costantemente la tensione attraverso un regolatore lineare.

L'assunzione principale riguardo al controllo della velocità PWM è che:

50% Ciclo di lavoro = 50% Giro di output

Questa supposizione è sbagliata, Altri parametri come il carico, Attrito nel cambio, Condizioni di approvvigionamento, La frequenza del PWM e le caratteristiche motorie influenzano anch'esse la velocità del motore.

Open Loop vs Loop. Controllo ad anello chiuso dei motori a corrente continua

Non tutti i motori a ingranaggi DC richiedono un encoder.

Controllo ad anello aperto

I viene usato quando la velocità di uscita è costante.

Il controllo ad anello aperto viene utilizzato quando:

• Carico costante

• Un intervallo limitato di velocità variabile

• Controllo semplice

• Nessuna necessità di sincronizzazione

Controllo in anello chiuso

Il controllo ad anello chiuso utilizza un sensore di velocità del motore o un encoder per misurare la velocità effettiva del motore e lo controlla di conseguenza.

Diventa utile per:

• Regolazione della velocità del nappogliatore trasportatore

• Ripetibilità del ciclo di confezionamento

• Posizionamento automatico

• Gestione a carico variabile

• Sincronizzazione multiasse

Requisito	Open Loop	Anello Chiuso
Regolazione base della velocità	Adatto	Adatto
Compensazione per variazione di carico	Limitato	Forte
Precisione della velocità	Moderato	Più in alto
Encoder richiesto	No	Di solito
Complessità di controllo	Lower	Più in alto

Rapporto di trasmissione o riduzione elettronica della velocità?

Un grave errore nella selezione del motore a ingranaggi DC è cercare di ottenere l'intera riduzione della velocità elettronicamente.

L'approccio migliore è:

Usa il cambio per stabilire la gamma meccanica di funzionamento, poi si utilizza PWM o controllo ad anello chiuso per la regolazione in tempo reale.

Di solito si dovrebbe considerare un rapporto di trasmissione più alto quando l'applicazione richiede regimi bassi continuamente con una coppia notevole.

Il controllo elettronico è migliore per:

• Avvio morbido

• Velocità di produzione variabile

• Rampe di accelerazione

• Decelerazione

• Aggiustamento temporaneo del processo

Far funzionare un motore ad alta velocità continuamente a un ciclo di lavoro PWM estremamente basso può produrre scarsa efficienza, Comportamento instabile a bassa velocità, o problemi termici.

Intervallo di rapporti 3–200K di Mingye, combinato con telai da 60–104 mm e opzioni di alimentazione da 6W–300W, fornisce combinazioni multiple per adattare la potenza del motore e la riduzione meccanica.

Come adattare un motore a ingranaggio DC al carico

Una sequenza di selezione sarebbe così:

• Inizia selezionando la velocità dell'albero del cambio.

• Descrivi l'offerta di coppia costante del carico.

• Seleziona la coppia di avviamento e la coppia di carico per l'accelerazione.

• Scegli un rapporto di trasmissione della velocità del motore.

• Ignora la coppia e scegli un motore in base alla potenza.

• Controlla la corrente di picco del controller per avviare e invertire.

• Visualizza il ciclo di lavoro e i confini termici.

Macchine diverse richiedono priorità di controllo differenti.

Applicazione	Sfida principale	Priorità di controllo del motore a ingranaggi DC
Nastro trasportatore	Modifica del carico trasportato	Stabilità della velocità
Cancello di barriera	Avvio/retromarcia frequente	Coppia di avviamento
Macchine per imballaggio	Cicli ripetitivi	Controllo dell'accelerazione
Apparecchiature elettroniche	Spazio di installazione limitato	Controllo compatto della velocità
Movimentazione dei materiali	Carico variabile	Riserva di coppia

La struttura compatta integrata del motore a ingranaggi DC di Mingye è particolarmente utile dove lo spazio di installazione è limitato mentre la trasmissione di coppia controllata è ancora richiesta.

Installazione e manutenzione influenzano la stabilità della velocità

Anche un motore a corrente continua con dimensioni adeguate può avere scarse prestazioni se si ignorano i dettagli di installazione.

Prima della commissione, Controllo:

•Tensione di alimentazione ai terminali del motore sotto carico

• Dimensione del cavo e caduta di tensione

• Allineamento dell'albero e dell'accoppiamento

• Rigidità di montaggio

• Ventilazione controllatrice

• Temperatura del motore durante un funzionamento prolungato a bassa velocità

• Schermatura e cablaggio dell'encoder dove viene utilizzato il feedback

Durante il servizio, Aumenti insoliti della corrente, Temperatura, Rumore del cambio, oppure le vibrazioni possono indicare un carico eccessivo, Allineamento scadente, Problemi di lubrificazione, o usura dell'ingranaggio.

Selezione di un motore a ingranaggi DC come sistema di trasmissione completo

Un controllo affidabile della velocità del motore a ingranaggi DC deriva dal bilanciare la riduzione meccanica con il controllo elettronico, non dal massimizzare una singola specifica.

Mingye fornisce soluzioni per motori a ingranaggi DC spazzolati con compatibilità di tensione 12V–220V, Opzioni di alimentazione 6W–300W, Dimensioni del telaio 60–104 mm, e rapporti di trasmissione 3–200K, insieme a configurazioni standard o personalizzate, Disegni CAD/3D, e supporto tecnico alla selezione.

Per le barriere, Apparecchiature elettroniche, Nastri trasportatori, Macchine per imballaggio, e sistemi di automazione, fornendo a Mingye la velocità reale, Coppia, Ciclo di lavoro, Installazione, e i requisiti di controllo possono aiutare a restringere la configurazione del motore e del cambio prima che la progettazione dell'attrezzatura sia finalizzata.

FAQ

Q1. Quali opzioni di tensione sono offerte nei prodotti Mingye DC Gear Motor?

I prodotti Mingye DC Gear Motor hanno un'ampia gamma di tensione da 12V a 220V. Questi prodotti sono applicabili per l'automazione su larga scala e media, Apparecchiature elettroniche, e sistemi di trasmissione industriali.

D2. Quale gamma di potenza coprono le applicazioni dei motori a ingranaggi Mingye DC?

I motori Mingye DC Gear sono disponibili con potenze fino a 300W e oltre, con i requisiti di potenza dipendenti dalla velocità, Coppia, ciclo, e carico meccanico.

D3. Quali rapporti di trasmissione sono disponibili nei prodotti Mingye DC Gear Motor?

I rapporti di trasmissione offerti da Mingye vanno da 3 a 200K. Un'ampia gamma di rapporti di trasmissione permette all'ingegnere di scegliere una velocità e una precisione di uscita basate sul livello di controllo elettronico della velocità.

D4. Quali dimensioni di telaio sono disponibili nei prodotti Mingye DC Gear Motor?

Le opzioni disponibili per i telai sono 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, e 104 mm, insieme ad altre dimensioni di telaio per sistemi di automazione compatti e grandi.

Q5. Un motore a ingranaggi DC Mingye può essere controllato in velocità usando PWM?

Un motore a ingranaggi DC a spazzole può essere facilmente controllato con il controllo della velocità PWM, a condizione che la tensione del motore, Corrente del controller, Configurazione PWM, e carico sono considerati.