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了解直流電機速度控制的三種重要方法

  直流電動機的速度控制是電動機最有用的特性之一,通過控制電機的轉速,可以根據需要改變電機的轉速,從而達到所需的運行。速度控制機構適用于許多情況,如控制機器人車輛的運動、造紙廠電機的運動以及使用不同類型直流電機的電梯中的電機運動。

  直流電動機工作原理:簡單的直流電動機的工作原理是,當載流導體置于磁場中時,它會受到機械力的作用。在實際的直流電動機中,電樞是載流導體,磁場提供磁場。

  當導體(電樞)有電流時,它會產生自己的磁通量。磁通量要么加在一個方向上磁場繞組產生的磁通量,要么抵消磁場繞組產生的磁通量。磁通量在一個方向上的積累與另一個方向的積累對導體施加力,因此導體開始旋轉。

  根據法拉第電磁感應定律,導體的旋轉作用產生電動勢。這個電動勢,根據倫茨定律,傾向于反對的原因,即,供應的電壓。因此,直流電動機有一個非常特殊的特性,即在反電動勢引起負載變化的情況下調整其轉矩。

  這能體現出三個問題:

  1、電動機的速度和電源電壓成正比。

  2、電動機的速度和電樞電壓降成反比。

  3、根據現場調查結果,電動機的速度與磁通量成反比。

  因此,可以通過三種方式控制直流電機的速度:

  1、通過改變電源電壓。

  2、通過改變磁通,改變通過磁場繞組的電流。

  3、通過改變電樞電壓和電樞電阻。

  直流電動機調速方式:

  1、通量控制法:在這種方法中,通過改變磁場繞組產生的磁通量來改變電機的速度。由于磁通量取決于流經磁場繞組的電流,因此可以通過改變通過磁場繞組的電流來改變磁通量。這可以通過使用一個可變電阻器與勵磁繞組電阻串聯來實現。

  最初,當可變電阻器保持在最小位置時,由于額定電源電壓,額定電流流過勵磁繞組,因此速度保持正常。當電阻逐漸增大時,通過磁場繞組的電流減小。這反過來又減少了產生的通量。因此,電機的速度增加超過其正常值。

  2、電樞控制方法:采用這種方法,可以通過控制電樞電阻來控制直流電動機的速度,從而控制電樞上的電壓降。這種方法還使用一個可變電阻串聯電樞。

  當可變電阻達到最小值時,電樞電阻正常,電樞電壓下降。當電阻值逐漸增大時,電樞上的電壓降低。這又會導致馬達轉速降低。這種方法使電動機的轉速低于其正常范圍。

  3、電壓控制方法:上述兩種方法都不能在理想范圍內提供速度控制。此外,磁鏈控制方法會影響換相,而電樞控制方法由于使用與電樞串聯的電阻而導致功率損失巨大。因此,通常需要一種不同的方法來控制電源電壓以控制電機速度。

  在這種方法中,勵磁繞組接收固定電壓,電樞獲得可變電壓,其中一種電壓控制方法涉及使用開關裝置機構向電樞提供可變電壓,另一種技術使用交流電機驅動發電機向電樞提供可變電壓。

  其中最常用的是脈寬調制技術和直流調速技術,脈寬調制包括對電機驅動器施加不同寬度的脈沖,以控制施加到電機上的電壓。該方法在功率損耗最小的情況下是非常有效的,而且不涉及任何復雜設備的使用。

  我們是通過改變施加在電機驅動器IC的使能引腳上的脈沖來控制電機的外加電壓來實現的,脈沖的變化由微控制器完成,由按鈕輸入信號,這里提供兩個按鈕,每個按鈕用于減少和增加脈沖的占空比。


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