Die Möglichkeit, die Drehzahl eines Gleichstrommotors zu steuern, ist ein unschätzbarer Vorteil. Sie erlaubt die Anpassung der Motordrehzahl an spezifische Betriebsanforderungen und ermöglicht sowohl Drehzahlerhöhungen als auch -verringerungen. In diesem Zusammenhang haben wir vier Methoden zur effektiven Drehzahlreduzierung eines Gleichstrommotors detailliert beschrieben.
Das Verständnis der Funktionsweise eines Gleichstrommotors offenbart4 Schlüsselprinzipien:
1. Die Drehzahl des Motors wird vom Drehzahlregler gesteuert.
2. Die Motordrehzahl ist direkt proportional zur Versorgungsspannung.
3. Die Motordrehzahl ist umgekehrt proportional zum Ankerspannungsabfall.
4. Die Motordrehzahl ist, wie aus den Feldbefunden hervorgeht, umgekehrt proportional zum Fluss.
Die Drehzahl eines Gleichstrommotors kann reguliert werden durch4 primäre Methoden:
1. Durch den Einbau eines Gleichstrommotorreglers
2. Durch Ändern der Versorgungsspannung
3. Durch Anpassen der Ankerspannung und durch Ändern des Ankerwiderstands
4. Durch Steuerung des Flusses und durch Regelung des Stroms durch die Feldwicklung
Schau dir das mal an4 Möglichkeiten zur GeschwindigkeitsanpassungIhres Gleichstrommotors:
1. Einbau eines Gleichstrom-Drehzahlreglers
Ein Getriebe, auch Untersetzungsgetriebe oder Drehzahlminderer genannt, ist im Prinzip eine Gruppe von Zahnrädern, die man an einen Motor anbringen kann, um ihn zu verlangsamen und/oder seine Leistung zu erhöhen. Wie stark die Verlangsamung ausfällt, hängt vom Übersetzungsverhältnis und der Funktion des Getriebes ab, das ähnlich wie eine Steuerung für Gleichstrommotoren funktioniert.
Wie lässt sich eine Gleichstrommotorsteuerung realisieren?
SindbadAntriebe mit integriertem Drehzahlregler vereinen die Vorteile von Gleichstrommotoren mit hochentwickelten elektronischen Steuerungssystemen. Die Reglerparameter und der Betriebsmodus lassen sich über einen Motion Manager feinjustieren. Je nach gewünschtem Drehzahlbereich kann die Rotorposition digital oder optional mit analogen Hall-Sensoren erfasst werden. Dies ermöglicht die Konfiguration der Drehzahlregelung in Verbindung mit dem Motion Manager und Programmieradaptern. Für Mikro-Elektromotoren ist eine Vielzahl von Gleichstrom-Motorreglern erhältlich, die die Motordrehzahl an die Versorgungsspannung anpassen. Dazu gehören beispielsweise 12-V-, 24-V- und 6-V-Gleichstrom-Motorregler.
2. Drehzahlregelung mit Spannung
Elektromotoren umfassen ein breites Spektrum, von Modellen mit geringer Leistung für Kleingeräte bis hin zu Hochleistungsmotoren mit mehreren tausend PS für schwere Industrieanwendungen. Die Drehzahl eines Elektromotors hängt von seiner Bauart und der Frequenz der angelegten Spannung ab. Bei konstanter Last ist die Motordrehzahl direkt proportional zur Versorgungsspannung. Folglich führt eine Spannungsreduzierung zu einer Verringerung der Motordrehzahl. Elektrotechniker bestimmen die geeignete Motordrehzahl anhand der spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung, analog zur Angabe der PS-Zahl in Bezug auf die mechanische Last.
3. Drehzahlregelung mit Ankerspannung
Diese Methode eignet sich speziell für kleine Motoren. Die Feldwicklung wird von einer konstanten Quelle versorgt, während die Ankerwicklung von einer separaten, variablen Gleichstromquelle gespeist wird. Durch die Steuerung der Ankerspannung lässt sich die Motordrehzahl über den Ankerwiderstand anpassen, wodurch der Spannungsabfall am Anker beeinflusst wird. Zu diesem Zweck wird ein variabler Widerstand in Reihe mit dem Anker geschaltet. Bei niedrigster Einstellung des variablen Widerstands ist der Ankerwiderstand normal und die Ankerspannung sinkt. Mit steigendem Widerstand sinkt die Spannung am Anker weiter, wodurch der Motor langsamer läuft und seine Drehzahl unter dem üblichen Wert bleibt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Methode ist jedoch der erhebliche Leistungsverlust durch den in Reihe mit dem Anker geschalteten Widerstand.
4. Geschwindigkeitssteuerung mit Fluss
Dieses Verfahren moduliert den von den Feldwicklungen erzeugten magnetischen Fluss, um die Motordrehzahl zu regeln. Der magnetische Fluss hängt vom Strom in der Feldwicklung ab, der durch dessen Anpassung verändert werden kann. Diese Anpassung erfolgt durch einen variablen Widerstand in Reihe mit dem Feldwicklungswiderstand. Anfangs, bei minimaler Einstellung des variablen Widerstands, fließt aufgrund der Nennspannung der Nennstrom durch die Feldwicklung, wodurch die Drehzahl aufrechterhalten wird. Mit abnehmendem Widerstand erhöht sich der Strom in der Feldwicklung, was zu einem verstärkten Fluss und einer anschließenden Reduzierung der Motordrehzahl unter ihren Sollwert führt. Obwohl diese Methode für die Drehzahlregelung von Gleichstrommotoren effektiv ist, kann sie den Kommutierungsprozess beeinflussen.
Abschluss
Die vorgestellten Methoden stellen nur einige wenige Möglichkeiten zur Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors dar. Betrachtet man sie genauer, wird deutlich, dass der Einsatz eines Mikrogetriebes als Motorsteuerung und die Wahl eines Motors mit der optimalen Versorgungsspannung eine sinnvolle und kostengünstige Lösung ist.
Redakteurin: Carina
Veröffentlichungsdatum: 17. Mai 2024