Drehzahlregelung des Gleichstromgetriebemotors: Methoden, Leistungs- und Anwendungsaspekte

Ein Gleichstromgetriebe kombiniert einen Gleichstrommotor mit einem Reduktionsgetriebe, sodass hohe Motordrehzahlen in eine niedrigere Ausgangsdrehzahl und ein höheres nutzbares Drehmoment umgewandelt werden. In der industriellen Automatisierung, allerdings, Drehzahlregelung ist nicht einfach eine Frage der Spannungssenkung oder der Wahl eines höheren Übersetzungsverhältnisses.

Der tatsächliche Betriebspunkt eines Gleichstromgetriebemotors wird durch mehrere Variablen bestimmt, die zusammenwirken:

•Versorgungsspannung

•Motordrehzahl-Drehmoment-Eigenschaften

•Lastdrehmoment

•Übersetzungsverhältnis

•Getriebeeffizienz

•PWM-Controller-Verhalten

• Start- und Spitzenstrom

•Einschaltzyklus und Motortemperatur

Für zuverlässige Bewegungssteuerung, Der Motor, Getriebe, Controller, und mechanische Last sollte als Ein-Antriebssystem ausgewählt werden.

Warum verlangsamt sich ein Gleichstromgetriebemotor unter Last?

Ein häufiges Problem im Ingenieurwesen ist, dass ein DC-Getriebemotor nach dem Labortest an Drehzahl verliert, während der Installation jedoch die erwartete Geschwindigkeit erreicht.

Dieses Phänomen tritt auf, weil alle Gleichstrommotoren an Drehzahl verlieren, wenn das Drehmoment durch mechanische Last steigt. Ein gebürsteter Gleichstrommotor benötigt mehr Ankerstrom, um ein höheres Drehmoment zu erzeugen. Aus der Gleichung des motorischen Verlusts, Größerer Strom führt zu größerem Kupferverlust und internem Spannungsabfall, So sinkt die Motorgeschwindigkeit.

Praktisch gesehen:

Last steigt → Strom steigt → Drehmoment steigt → Geschwindigkeit nimmt ab

Deshalb sollte die Geschwindigkeit ohne Last nicht als primärer Größewert verwendet werden. Die Nenngeschwindigkeit unter einer definierten Last ist deutlich nützlicher.

Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit verdienen zusätzliche Aufmerksamkeit. Wenn die Spannung oder der PWM-Duty Cycle zu stark reduziert werden, Die verfügbare Drehmomentmarge kann unzureichend sein, um sie zu überwinden:

•Getriebereibung

• Lagerwiderstand

•Startträgheit

• Wechselnde Förderbandlasten

•Mechanische Fehlausrichtung

Das Ergebnis könnte Speed Hunting sein, Schwieriger Start, Übermäßiger Strom, oder komplettes Verzögern.

Was die Ausgangsdrehzahl des Gleichstromgetriebemotors bestimmt?

Bei der Auswahl eines Gleichstromgetriebemotors müssen drei Beziehungen berücksichtigt werden.

1. Spannung und Motordrehzahl

Bürsten-DC-Motoren haben ein lineares Volt-zu-Drehzahl-Verhältnis. Wenn die Spannung erhöht wird, Es besteht eine direkte Korrelation zur Rotationsgeschwindigkeit. Wenn Motoren eine Last haben, Wicklungswiderstand, und Motorverluste, Das Verhältnis wird nichtlinear.

Mingye Gleichstrom-Getriebemotoren Arbeit mit Systemen, die mit 12V bis 220V arbeiten. Aufgrund der Vielfalt im Aufbau jedes Systems, Die Laufwerke können so gestaltet werden, dass sie sich an die verschiedenen Geräte anpassen.

2. Der mechanische Betriebsbereich wird durch das Übersetzungsverhältnis bestimmt

Denken in Begriffen von Annäherungswerten, Wir neigen dazu zu sagen, dass:

Ausgangsdrehzahl = Motordrehzahl x Übersetzungsverhältnis

Ein Getriebe mit höherem Übersetzungsverhältnis erzeugt folgendes:

• Niedrigere Ausgangsdrehzahl

• Höheres Ausgangsdrehmoment

• Größere mechanische Reduktion

Berücksichtigung von Getriebeeffizienz und -verlusten, Das reale Ausgangsdrehmoment ist geringer.

Mingye bietet Übersetzungen von 3 bis 200.000 Wörter an. Dies ermöglicht es den Konstrukteuren, den mechanischen Drehzahlbereich zu begrenzen, bevor sie sich auf elektronische Einstellungen verlassen.

3. Strom zeigt den Drehmomentbedarf an

Motorstrom steht in engem Zusammenhang mit dem Drehmoment. Ein Regler benötigt daher eine ausreichende Kapazität für mehr als einen stationären Strom.

Check:

• Nennstrom

•Anfangsstrom

•Beschleunigungsstrom

• Stromumkehrung

•Möglicher Strömungsabriss

Die Auswahl eines Reglers nur auf Basis des Nennstroms kann zu Belästigungsschutzauslösern oder Überhitzung beim Start-Stopp-Betrieb führen.

PWM vs. Spannungsregelung für einen Gleichstromgetriebemotor

Zwei gängige Steueransätze sind direkte Spannungsanpassung und Pulsbreitenmodulation.

Faktor	Spannungsregelung	PWM-Steuerung
Regelungsprinzip	Änderungen der angelegten Spannung	Schalter liefern Spannung nach Tastzyklus
Verhalten bei niedriger Geschwindigkeit	Kann deutlich schwächer werden	Meistens besser
Energieeffizienz	Kommt auf das Design des Reglers an	Im Allgemeinen höher
Wärmeerzeugung	Kann höher sein	Meistens niedriger im Controller
Dynamische Anpassung	Grundlegend	Gut
Typische Anwendung	Einfache Ausrüstung	Industrielle Automatisierung

PWM ermöglicht die Drehzahlregelung von Gleichstromgetriebemotoren, indem es die Notwendigkeit eliminiert, dass ein Motor ständig Spannung über einen linearen Regler abgeben muss.

Die Hauptannahme bezüglich der PWM-Geschwindigkeitsregelung ist, dass:

50 % Schlagzeit = 50 % Ausgangsdrehzahl

Diese Annahme ist falsch, Weitere Parameter wie Last, Reibung im Getriebe, Versorgungsbedingungen, PWM-Frequenz und Motoreigenschaften beeinflussen ebenfalls die Motorgeschwindigkeit.

Open Loop vs. Geschlossene Regelung von Gleichstromgetriebemotoren

Nicht alle Gleichstromgetriebemotoren benötigen einen Encoder.

Open-Loop-Steuerung

I wird verwendet, wenn die Ausgangsgeschwindigkeit konstant bleibt.

Die Offenschleifenregelung wird verwendet, wenn:

•Konstante Last

• Ein begrenzter Bereich variabler Geschwindigkeit

•Einfache Steuerung

•Keine Synchronisation nötig

Geschlossene Regelung

Die Regelung im geschlossenen Kreislauf verwendet einen Motordrehzahlsensor oder einen Encoder, um die tatsächliche Motorgeschwindigkeit zu messen und den Motor entsprechend zu steuern.

Es wird nützlich für:

•Fördergeschwindigkeitsregelung

• Wiederholbarkeit des Verpackungszyklus

•Automatisierte Positionierung

•Variable Lasthandhabung

• Mehrachsensynchronisation

Anforderung	Open Loop	Geschlossener Kreislauf
Grundlegende Drehzahlanpassung	Geeignet	Geeignet
Kompensation für Lastveränderung	Begrenzt	Stark
Geschwindigkeitsgenauigkeit	Moderat	Höher
Encoder erforderlich	Nein	Üblicherweise
Steuerungskomplexität	Lower	Höher

Übersetzungsverhältnis oder elektronische Drehzahlreduzierung?

Ein großer Fehler bei der Wahl des Gleichstromgetriebemotors ist der Versuch, die gesamte Geschwindigkeitsreduzierung elektronisch zu erreichen.

Der bessere Ansatz ist:

Verwenden Sie das Getriebe, um den mechanischen Betriebsbereich festzulegen, dann verwenden Sie PWM oder geschlossene Regelungen für Echtzeitanpassungen.

Ein höheres Übersetzungsverhältnis sollte in der Regel in Betracht gezogen werden, wenn die Anwendung kontinuierlich niedrige Drehzahlen mit erheblichem Drehmoment erfordert.

Elektronische Steuerung ist besser für:

•Weicher Start

• Variable Produktionsgeschwindigkeit

• Beschleunigungsrampen

• Verzögerung

•Temporäre Prozessanpassung

Der kontinuierliche Betrieb eines Hochgeschwindigkeitsmotors bei einem extrem niedrigen PWM-Arbeitszyklus kann zu einer schlechten Effizienz führen, instabiles Verhalten bei niedrigen Geschwindigkeiten, oder thermische Probleme.

Mingyes 3–200K-Verhältnisbereich, kombiniert mit 60–104 mm Rahmengrößen und 6W–300W Stromoptionen, bietet mehrere Kombinationen zur Angleichung der Motorleistung und mechanischer Reduzierung.

Wie man einen Gleichstromgetriebemotor an die Last abstimmt

Eine Auswahlsequenz würde so aussehen:

• Beginnen Sie damit, die Drehzahl der Getriebewelle auszuwählen.

• Beschreiben Sie das konstante Drehmoment der Last.

• Wähle das Startmoment und das Lastdrehmoment für die Beschleunigung.

• Wählen Sie ein Übersetzungsverhältnis der Motordrehzahl.

• Ignoriere das Drehmoment und wähle einen Motor nach Leistung.

• Überprüfen Sie den Spitzenstrom des Reglers zum Anfahren und Umkehren.

• Sehen Sie sich den Duty Cycle und die thermischen Grenzen an.

Verschiedene Maschinen erfordern unterschiedliche Steuerungsprioritäten.

Anwendung	Hauptherausforderung	Gleichstromgetriebe-Motorsteuerungspriorität
Förderband	Umstellung der transportierten Last	Geschwindigkeitsstabilität
Barrierentor	Häufiges Start/Rückwärts	Anfangsdrehmoment
Verpackungsmaschinen	Wiederholende Zyklen	Beschleunigungsregelung
Elektronische Ausrüstung	Begrenzter Installationsraum	Kompakte Geschwindigkeitsregelung
Materialhandhabung	Variable Last	Drehmomentreserve

Mingyes kompakte integrierte Gleichstromgetriebe-Motorstruktur ist besonders nützlich, wenn der Installationsplatz begrenzt ist, während eine kontrollierte Drehmomentübertragung weiterhin erforderlich ist.

Installation und Wartung beeinflussen die Stabilität der Geschwindigkeit

Selbst ein korrekt dimensionierter Gleichstromgetriebemotor kann schlecht abschneiden, wenn die Installationsdetails ignoriert werden.

Vor der Indienststellung, Abgehakt:

• Versorgungsspannung an den Motoranschlüssen unter Last

•Kabelgröße und Spannungsabfall

• Wellen- und Kupplungsausrichtung

•Montagesteifigkeit

•Steuerungsbelüftung

• Motortemperatur bei längerem Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit

• Encoder-Abschirmung und Verdrahtung, bei der Rückkopplung verwendet wird

Während des Einsatzes, ungewöhnliche Stromanstiege, Temperatur, Getriebegeräusch, oder Vibrationen können auf übermäßige Belastung hinweisen, Schlechte Ausrichtung, Schmierprobleme, oder Zahnradverschleiß.

Auswahl eines Gleichstromgetriebemotors als vollständiges Antriebssystem

Eine zuverlässige Drehzahlregelung des DC-Getriebemotors entsteht durch die Ausbalancierung der mechanischen Reduktion mit der elektronischen Steuerung – nicht durch die Maximierung einer einzelnen Spezifikation.

Mingye bietet gebürstete DC-Getriebemotorlösungen mit 12V–220V-Spannungskompatibilität an, 6W–300W Leistungsoptionen, Rahmengrößen 60–104 mm, und Übersetzungen von 3–200K, zusammen mit Standard- oder maßgeschneiderten Konfigurationen, CAD/3D-Zeichnungen, und technische Auswahlunterstützung.

Für Barrierentore, Elektronische Geräte, Förderbänder, Verpackungsmaschinen, und Automatisierungssysteme, Mingye die tatsächliche Geschwindigkeit zu geben, Drehmoment, Duty-Cycle, Installation, und Regelungsanforderungen können helfen, die Motor- und Getriebekonfiguration einzugrenzen, bevor das Anlagendesign endgültig ist.

FAQs

F1. Welche Spannungsoptionen werden in den Mingye DC Gear-Motor-Produkten angeboten??

Mingye DC Gear Motor Produkte haben einen weiten Spannungsbereich von 12V bis 220V. Diese Produkte sind für mittel- bis großflächige Automatisierung anwendbar, Elektronische Geräte, und industrielle Antriebssysteme.

F2. Welchen Leistungsbereich deckt die Anwendungen des Mingye DC-Getriebemotors ab??

Mingye DC-Getriebemotoren sind mit Leistungen bis zu 300W und mehr erhältlich, wobei der Leistungsbedarf von der Geschwindigkeit abhängt, Drehmoment, Zyklus, und mechanische Last.

F3. Welche Übersetzungsverhältnisse sind in den Mingye DC-Getriebemotorprodukten verfügbar??

Die von Mingye angebotenen Übersetzungsverhältnisse reichen von 3 bis 200.000. Ein breites Spektrum an Übersetzungsverhältnissen ermöglicht es einem Ingenieur, eine Geschwindigkeit und Genauigkeit der Ausgänge basierend auf dem Niveau der elektronischen Drehzahlregelung zu wählen.

F4. Welche Rahmengrößen sind in Mingye DC Gear Motor Produkten erhältlich?

Die verfügbaren Optionen für die Rahmen sind 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, und 104 mm, zusammen mit anderen Rahmengrößen für kompakte und große Automatisierungssysteme.

F5. Kann ein Mingye DC-Getriebemotor mit PWM in der Drehzahl gesteuert werden??

Ein gebürsteter DC-Getriebemotor kann leicht mit PWM-Drehzahlregelung gesteuert werden, sofern die Motorspannung, Steuerstrom, PWM-Konfiguration, und Last werden berücksichtigt.