Sterowanie prędkością silnika szeregowego prądu stałego można osiągnąć kilkoma metodami, z których każda jest dostosowana do specyficznych wymagań operacyjnych. Jedną z powszechnych metod jest zmiana przyłożonego napięcia za pomocą techniki zwanej kontrolą napięcia twornika. Regulując napięcie dostarczane do twornika silnika, ręcznie lub za pomocą sterownika, można regulować prędkość silnika szeregowego prądu stałego.
Ta metoda jest prosta i skuteczna w zastosowaniach, w których precyzyjna kontrola prędkości nie jest krytyczna.
Aby kontrolować prędkość silnika prądu stałego, inna metoda polega na regulacji prądu uzwojenia wzbudzenia. Technika ta, znana jako kontrola strumienia pola, zmienia natężenie pola magnetycznego w silniku. Zmieniając prąd przepływający przez uzwojenia wzbudzenia, zwykle osiągany za pomocą reostatu lub sterownika elektronicznego, można modulować prędkość silnika.
Metoda ta jest korzystna w zastosowaniach wymagających dokładniejszej regulacji prędkości i zwiększonej wydajności w szerszym zakresie roboczym.
Jedną z powszechnie stosowanych metod sterowania prędkością silników prądu stałego jest modulacja szerokości impulsu (PWM). PWM polega na szybkim włączaniu i wyłączaniu napięcia na silniku przy różnych cyklach pracy. Dostosowując cykl pracy sygnału PWM, który reprezentuje stosunek czasu włączenia do czasu wyłączenia, można kontrolować efektywne napięcie przyłożone do silnika.
PWM zapewnia precyzyjną kontrolę prędkości, zmniejszone rozpraszanie ciepła i lepszą wydajność silnika w porównaniu z tradycyjnymi metodami, takimi jak sterowanie oparte na rezystorze.
Trzy podstawowe metody stosowane do zmiany prędkości silników prądu stałego obejmują kontrolę napięcia twornika, kontrolę strumienia pola i PWM (modulację szerokości impulsu). Sterowanie napięciem twornika reguluje napięcie przyłożone do uzwojeń twornika silnika w celu regulacji prędkości.
Sterowanie strumieniem pola modyfikuje natężenie pola magnetycznego w silniku poprzez zmianę prądu płynącego przez uzwojenia wzbudzenia. PWM steruje prędkością silnika, szybko włączając i wyłączając napięcie przy różnych cyklach pracy, dostosowując efektywne napięcie przyłożone do silnika.
Każda metoda oferuje unikalne korzyści w zależności od wymagań aplikacji dotyczących zakresu prędkości, wydajności i precyzji sterowania.
Na prędkość silnika prądu stałego wpływa kilka czynników, w tym przyłożone napięcie, moment obciążenia i właściwości silnika, takie jak rezystancja twornika i indukcyjność. Prędkość silnika prądu stałego zwykle zmienia się liniowo wraz z przyłożonym napięciem w jego zakresie roboczym.
Moment obciążenia, który reprezentuje obciążenie mechaniczne wału silnika, wpływa na prędkość, przeciwstawiając się ruchowi obrotowemu silnika. Czynniki konstrukcyjne silnika, takie jak uzwojenia twornika i komutacja, również odgrywają rolę w kontroli prędkości, wpływając na efektywność przetwarzania przez silnik energii elektrycznej na ruch mechaniczny. Efektywna kontrola prędkości wymaga uwzględnienia tych czynników w celu optymalizacji wydajności i trwałości silnika w różnych zastosowaniach.