18の期間に^th世紀自体、DCモーターの進化がありました。 DCモーターの開発は大幅に強化されており、複数の業界で大幅に適用されています。 1800年代の初期に、1832年に改良が加えられたため、DCモーターは当初英国の研究者であるチョウザメによって開発されました。彼は、機械をシミュレートする機能も備えた初期の整流子タイプのDCモーターを発明しました。しかし、DCモーターの機能とは何か、DCモーターの速度制御について知ることがなぜ重要なのか疑問に思われるかもしれません。そのため、この記事では、その動作とさまざまな速度制御技術について明確に説明しています。

DCモーターとは何ですか？

DCモーターは、直流を使用して動作し、受け取った電気エネルギーを機械エネルギーに変換します。これにより、デバイス自体の回転変化がトリガーされ、複数のドメインでさまざまなアプリケーションを操作するための電力が供給されます。

DCモーター速度制御は、モーターの最も便利な機能の1つです。モーターの速度を制御することにより、要件に応じてモーターの速度を変更し、必要な操作を行うことができます。

速度制御機構は、ロボット車両の動き、製紙工場のモーターの動き、エレベータのモーターの動きなど、多くの場合に適用できます。さまざまなタイプのDCモーター使用されています。

DCモーターの動作原理

単純なDCモーターは、電流が流れる導体が磁気忠実 d、それは機械的な力を経験します。実際のDCモーターでは、電機子は電流を運ぶ導体であり、磁場は磁場を提供します。

導体（電機子）に電流が流れると、独自の磁束が発生します。磁束は、一方向の界磁巻線による磁束に加算されるか、界磁巻線による磁束をキャンセルします。一方向に磁束が蓄積すると、導体に力がかかるため、導体が回転し始めます。

ファラデーの電磁誘導の法則によれば、導体の回転作用により、 EMF 。このEMFは、レンツの法則によれば、原因、つまり供給電圧に反対する傾向があります。したがって、DCモーターには、逆起電力によって負荷が変動した場合にトルクを調整するという非常に特殊な特性があります。

DCモーター速度制御が重要な理由

機械の速度制御は、モーターの回転速度に影響を与えます。この影響は、機械の機能に直接影響し、パフォーマンスとパフォーマンスの結果にとって非常に重要です。穴あけ時には、あらゆる材料に独自の回転速度があり、ドリルのサイズによっても変化します。

ポンプ設置のシナリオでは、スループットレートが変化するため、コンベヤーベルトをデバイスの機能速度と同期させる必要があります。これらの要因は、モーターの速度に直接または間接的に依存します。このため、DCモーターの速度を考慮し、さまざまなタイプの速度制御方法を観察する必要があります。

DCモーターの速度制御は、作業者が手動で行うか、自動制御ツールを使用して行います。これは、シャフト負荷の変動のために速度の自然な変動に対抗する速度調整が必要な速度制限とは対照的であるように思われます。

速度制御の原理

上の図から、単純なの電圧方程式 DCモーターです

V = Eb + IaRa

Vは供給電圧、Ebは逆起電力、Iaは電機子電流、Raは電機子抵抗です。

私たちはすでにそれを知っています

Eb =（PøNZ）/ 60A。

P –極の数、

A –定数

Z –導体の数

N-モーターの速度

電圧方程式にEbの値を代入すると、次のようになります。

V =（PøNZ）/ 60A）+ IaRa

または、V – IaRa =（PøNZ）/ 60A

つまり、N =（PZ / 60A）（V-IaRa）/ø

上記の式は、次のように書くこともできます。

N = K（V-IaRa）/ø、Kは定数です

これは3つのことを意味します：

モーターの速度は供給電圧に正比例します。
モーターの速度は、電機子の電圧降下に反比例します。
モーターの速度は、現場での調査結果により、磁束に反比例します。

したがって、DCモーターの速度は次の3つの方法で制御できます。

供給電圧を変えることによって
磁束を変化させ、界磁巻線を流れる電流を変化させることによって
電機子電圧を変化させ、電機子抵抗を変化させることによって

DCモーター速度制御の複数の技術

DCモーターには2種類あるので、ここではDCシリーズとの両方の速度制御方法について明確に説明します。シャントモーター。

直列タイプのDCモーター速度制御

それは2つのタイプに分類することができ、それらは次のとおりです。

“npnトランジスタをテストする方法 ”

アーマチュア制御技術
フィールド制御技術

アーマチュア制御技術はさらに3つのタイプに分類されます

アーマチュア制御抵抗
シャントアーマチュア制御
電機子端子電圧

アーマチュア制御抵抗

この手法は、調整抵抗がモーター電源の抵抗と直列接続されている場合に最も広く使用されています。下の写真はこれを説明しています。

アーマチュア抵抗制御

DCシリーズモーターの制御抵抗で発生する電力損失は無視できます。これは、この調整手法は、軽負荷のシナリオで速度を下げるために、主に長期間使用されるためです。これは、持続的なトルクのための費用効果の高い手法であり、主にクレーン、電車、その他の車両の運転に実装されています。

シャントアーマチュア制御

ここでは、レオスタットはアーマチュアと直列接続とシャント接続の両方になります。アーマチュアに印加される電圧レベルに変化があり、これはシリーズを変更することによって変化しますレオスタット。一方、励起電流の変化は、シャントレオスタットを変更することによって行われます。 DCモーターで速度を制御するこの手法は、速度調整抵抗で大幅な電力損失が発生するため、それほどコストがかかりません。速度はある程度調整できますが、通常の速度レベルを超えることはできません。

シャント電機子DCモーター速度制御方式

電機子端子電圧

DCシリーズモーターの速度は、個々に変化する供給電圧を使用してモーターに電源を供給することによっても実行できますが、このアプローチはコストがかかり、広範囲に実装されていません。

フィールド制御技術はさらに2つのタイプに分類されます。

フィールドダイバータ
タップフィールドの制御（タップフィールド制御）

フィールドダイバータテクニック

この手法は、ダイバータを利用します。フィールドを横切る磁束率は、直列フィールドを横切るモーター電流の一部をシャントすることによって減らすことができます。ダイバータの抵抗が小さいほど、界磁電流は小さくなります。この手法は、通常の速度範囲を超える速度で使用され、負荷が減少すると速度が増加する電気ドライブ全体に実装されます。

フィールドダイバータDCモーター速度制御

タップフィールドの制御

ここでも、磁束の減少に伴い、速度が増加し、電流が流れる場所からの界磁巻線の巻数を減らすことによって達成されます。ここでは、界磁巻線のタッピングの数が取り出され、この手法が電気牽引で使用されます。

DCシャントモーターの速度制御

それは2つのタイプに分類することができ、それらは次のとおりです。

フィールド制御技術
アーマチュア制御技術

DCシャントモーターのフィールド制御方法

この方法では、モーターの速度を変化させるために、界磁巻線による磁束を変化させます。

磁束は界磁巻線を流れる電流に依存するため、界磁巻線を流れる電流を変化させることで変化させることができます。これは、界磁巻線抵抗器と直列に可変抵抗器を使用することで実現できます。

当初、可変抵抗器を最小位置に保つと、定格電源電圧により定格電流が界磁巻線に流れ、その結果、速度は正常に保たれます。抵抗が徐々に増加すると、界磁巻線を流れる電流は減少します。これにより、生成されるフラックスが減少します。したがって、モーターの速度は通常の値を超えて増加します。

DCシャントモーターの電機子抵抗制御方式

この方法では、電機子抵抗を制御して電機子両端の電圧降下を制御することにより、DCモーターの速度を制御できます。この方法でも、電機子と直列に可変抵抗器を使用します。

可変抵抗器が最小値に達すると、電機子抵抗は正常値になり、電機子電圧が低下します。抵抗値を徐々に上げると、電機子両端の電圧が下がります。これにより、モーターの速度が低下します。

この方法では、モーターの速度が通常の範囲を下回ります。

DCシャントモーターの電機子電圧制御方式（ワードレナード方式）

のワードレナードテクニック DCモーター速度制御回路 次のように表示されます。

上の写真では、Mは速度が調整されるメインモーターであり、Gは、三相モーターを使用して駆動される個別に励起されるDC発電機に対応し、同期モーターまたは誘導モーターのいずれかです。このDC発電機とAC駆動モーターの組み合わせのパターンは、M-Gセットと呼ばれます。

発電機の電圧は、発電機の界磁電流を変えることによって変化します。この電圧レベルは、DCモーターの電機子セクションに供給された後、Mが変化します。モーターフィールドの磁束を一定に保つために、モーターフィールド電流を一定に維持する必要があります。モーター速度が調整されると、モーターの電機子電流は定格レベルの電機子電流と同じになります。

供給される界磁電流は異なるため、電圧の電機子レベルは「0」から定格レベルまで変化します。速度レギュレーションは定格電流に対応し、モーターの持続的な界磁磁束と定格速度が達成されるまでの界磁磁束に対応します。そして、力は速度とトルクの積であり、速度に正比例するためです。これにより、パワーが増加すると速度が上がります。

上記の両方の方法では、望ましい範囲の速度制御を提供できません。さらに、磁束制御方式は転流に影響を与える可能性がありますが、電機子制御方式は、電機子と直列に抵抗を使用するため、大きな電力損失を伴います。したがって、多くの場合、別の方法が望ましいです。つまり、供給電圧を制御してモーター速度を制御する方法です。

その結果、ワードレナード技術では、調整可能なパワードライブとトルクの一定値が最小速度レベルから基本速度のレベルまで取得されます。界磁磁束調整技術は、主に速度レベルが基本速度よりも高い場合に使用されます。

ここで、機能では、電機子電流は指定された値で一定レベルに保たれ、発電機の電圧値は一定に保たれます。このような方法では、界磁巻線は固定電圧を受け取り、電機子は可変電圧を受け取ります。

電圧制御方法のそのような技術の1つは、電機子に可変電圧を提供するために開閉装置メカニズムの使用を含み、もう1つは、電機子に可変電圧を提供するためにACモーター駆動発電機を使用します（ワード-レナードシステム）。

ザ・ 病棟レナードメトの長所と短所 dは：

DCモーターの速度制御にWardLeonardテクニックを使用する利点は次のとおりです。

両方向で、デバイスの速度をスムーズに制御して、範囲を拡大できます。
この技術には固有のブレーキ能力があります
後続の無効ボルトアンペアはドライブを介して平衡化され、広範囲に励起された同期モーターがドライブとして機能するため、力率が増加します。
負荷が点滅している場合、駆動モーターは誘導電動機点滅荷重を最小限に抑えるために使用されるフライホイールを備えている

WardLeonardテクニックの欠点は次のとおりです。

この技術にはモーターと発電機のセットがあるため、コストは高くなります
デバイスは設計が複雑で、重量もあります
インストールのためにより多くのスペースが必要
定期的なメンテナンスが必要で、基礎は費用効果が高くありません
莫大な損失が発生するため、システムの効率が低下します
より多くのノイズが発生します

そしてその ワードレナード法の適用 DCモーターの速度をスムーズに制御します。例としては、鉱山用ホイスト、製紙工場、リフト、圧延機、クレーンなどがあります。

これらの2つの手法とは別に、最も広く使用されている手法は PWMを使用したDCモーターの速度制御 DCモーターの速度制御を実現します。 PWMでは、モーターに印加される電圧を制御するために、モータードライバーにさまざまな幅のパルスを印加します。この方法は、電力損失が最小限に抑えられ、複雑な機器を使用しないため、非常に効率的であることが証明されています。

電圧制御方式

上記のブロック図は単純なものを表しています電気モーター速度コントローラー。上のブロック図に示されているように、マイクロコントローラーを使用してPWM信号をモータードライバーに供給します。モータードライバーは、モーターを駆動するHブリッジ回路で構成されるL293DICです。

PWMは、モータードライバーICのイネーブルピンに印加されるパルスを変化させて、モーターの印加電圧を制御することによって実現されます。パルスの変化は、プッシュボタンからの入力信号を使用して、マイクロコントローラーによって行われます。ここでは、それぞれがパルスのデューティサイクルを増減するための2つのプッシュボタンが提供されています。

そのため、この記事では、DCモーターの速度制御のさまざまな手法と、速度制御を観察することが最も重要である方法について詳しく説明しました。さらに、について知ることをお勧めします 12vDCモーター速度コントローラー。