直流電機(jī)工作原理與控制電路解析
工作原理:
洛倫茲力原理:
直流電機(jī)中,定子上通電產(chǎn)生磁場(chǎng),而轉(zhuǎn)子內(nèi)導(dǎo)體通電后在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用,使其產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
轉(zhuǎn)子內(nèi)的導(dǎo)體通電后會(huì)在磁場(chǎng)中受到力的作用,根據(jù)洛倫茲力的方向規(guī)則,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
換向器原理:
為了保持轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn),需要周期性地改變轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體的電流方向。
這是通過(guò)換向器實(shí)現(xiàn)的,換向器將直流電源的正負(fù)極連接到定子的不同繞組,使得導(dǎo)體在不同方向上通電,從而產(chǎn)生持續(xù)的旋轉(zhuǎn)。
磁場(chǎng)和電流交互:
直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)基于磁場(chǎng)和電流之間的相互作用。通過(guò)改變電流的大小和方向,可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。
摩擦和負(fù)載:
除了洛倫茲力外,轉(zhuǎn)子還受到摩擦力和負(fù)載的影響,這些因素會(huì)影響電機(jī)的性能和效率。
控制電路解析:
功率電子器件:
控制直流電機(jī)的關(guān)鍵是使用功率電子器件(如晶閘管、場(chǎng)效應(yīng)管等)來(lái)控制電流和電壓的大小和方向。
PWM調(diào)制:
脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種常用的控制方法,通過(guò)改變脈沖的寬度來(lái)控制電機(jī)的平均電壓,從而調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。
電流反饋:
通過(guò)電流傳感器等裝置對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋,以實(shí)現(xiàn)的電流控制,提高電機(jī)的穩(wěn)定性和效率。
速度和位置反饋:
使用編碼器、霍爾傳感器等裝置來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置,并將反饋信息送回控制電路,以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制和的速度/位置調(diào)節(jié)。
保護(hù)和故障檢測(cè):
控制電路通常包括過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱等保護(hù)功能,以及故障檢測(cè)功能,確保電機(jī)在安全范圍內(nèi)運(yùn)行并及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決故障。
電源和濾波:
控制電路中還需要適當(dāng)?shù)碾娫春蜑V波器,以確保穩(wěn)定的電源供應(yīng)和減少電磁干擾。
串聯(lián)和并聯(lián)直流電動(dòng)機(jī)
直流伺服電機(jī)框圖
直流電動(dòng)機(jī)方向控制
基本雙向H橋電路