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为什么直流电机需要控制器来控制电机速度和输出转矩?

来源:电机软文 浏览次数:1297 发布时间:2022-03-29

       直流电机控制器是将电能转换为机械能的一种特殊类型的电气设备,直流电机通过利用直流电来接收电能,然后将这种能量转换为电机的自动旋转。直流电机几乎无处不在,他们利用产生的电流产生的磁场,这些电流是驱动固定在输出轴上的转子的电流,速度和输出转矩取决于电机的设计和电气输入。

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直流电机控制器如何工作?


       直流电机的功率和尺寸各不相同,根据不同的机制可用于电动葫芦和电梯,电动汽车以及玩具。直流电机由两个基本部分组成:电枢和定子,定子是电机的固定部分,电枢是旋转部分。直流电机除使用线圈外,还使用定子中的固定磁铁组,导线的回路中有电流流过,从而产生对齐的电磁场。绝缘线的一个或多个线圈绕组被包裹在电机的铁心周围,以集中磁场。绝缘线的绕组连接到旋转电器开关(换向器),该开关继续向线圈绕组施加电流。旋转的电气开关允许每个电枢线圈通电,从而产生扭矩或稳定的旋转力。在按顺序打开和关闭线圈后,会产生一个与固定磁体的不同区域相互作用的磁场,从而产生扭矩。这些基本的工作原理允许直流电机将电能从直流电转换为可用于推进设备的机械能,这些都是通过旋转运动实现的。

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谁发明了直流电机控制器?


       直流电机是杰出的电气设备,它以许多不同的方式彻底改变了人们的生活,但是谁是直流电机的发明者呢?就像其他所有创新一样,很多人通过开发其他设备发挥了作用。在美国,托马斯·达文波特(Thomas Davenport)是第一台电机的发明者,在1837年,达文波特是第一个为可用的电机申请专利的人,但是,达文波特并不是第一个这样制造电机的人,因为欧洲的其他发明家早些时候已经开发了功能更强大的电机。之所以称赞达文波特为原始发明人,是因为他较早申请了专利, 1834年,雅各比·莫里茨(Jacobi Moritz)已经提出了一种比达文波特(Davenport)更高功率的电机(功率是其三倍)。一年后,Sibrandus Stratingh和Christopher Becker展示了电机的实际应用。

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直流电机控制器和直流电机控制的类型


无刷直流电机


       也被称为同步直流电机或电子换向电机,这些类型的电机主要区别在于它们缺少换向器,这被可以检测并随后调整转子角度的伺服机构代替,无刷直流电机坚固耐用且安全。


有刷直流电机


       这些是最早的直流电机,可以追溯到电机的最初设计,尽管它们在造纸机,起重机和轧机中仍然很受欢迎,但最近却逐渐消失。


并联直流电机


       这是一种有刷电机,其励磁绕组与电枢并联,由于并联绕组,它们具有较低的电流,并联电机在需要恒定转矩的多种应用中发现了很多用途,搅拌机,传送带和起重机最依赖它们。


串联直流电机


       这些是最终的品种,串联连接的励磁绕组将它们与并联电机区分开,这意味着电枢电流确实会通过励磁绕组,从而产生更快的速度,串联直流电机是要求高启动转矩的任务的理想选择。


当涉及直流电机控制时,以下是最常用的方法:


方向控制器:H桥


       H桥电路是控制直流电机的最简单方法之一,这样的电机内可以找到四个成对控制的开关,当这两对中的任何一个闭合时,它们立即完成电路并随后为电动机供电,H桥也可以控制速度。


速度控制器:脉宽调制(PWM)


       PWM电路通过模拟电源的增加或减少来改变电机的速度, PWM易于应用且成本低廉,这是可以连续控制电机速度的一个方面。这些控制器通过向电机发送周期性脉冲来工作,当使用常规脉冲的线圈电感带来一定的约束平滑效果时,电机就像是由高压或低压供电。


电枢控制器:可变电阻


       这是影响直流电机速度的另一种方法,通过电枢或励磁线圈馈入的电流会发生变化。当线圈电流发生变化时,输出轴的速度也会发生变化,可变电阻器可以改变电流,从而可以提高速度。


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购买直流电机时需要了解的内容


       购买直流电机之前,需要考虑一些基本事项,以下是一些要考虑的关键因素:能量越高,扭矩越大,能量使净电流保持单一方向流动,在使用说明书中检查推荐的直流电机拉力。电流为电机提供动力,其中太多电流是危险的,因为它将损坏电机,在使用直流电机控制器之前,请确保已了解其工作电流和堵转电流。速度在电机方面有些复杂,电机在高速下有效运行,但是如果需要齿轮传动则无法做到这一点,增加齿轮不会限制电机的效率。因此,还需要考虑扭矩和速度降低。


为什么选择直流电机?


       当可以选择使用交流电机时,强烈建议将直流电机作为首选,与交流电机相比,直流电机具有一些优势。例如,需要用于驱动高惯性负载的高启动转矩时,它们是出色的,与交流电机不同,它易于控制直流电机的速度。


       当直流电机需要从低压直流电源(例如太阳能电池板或电池)供电时,它们也是理想的选择。如果快速反转方向,您会发现直流电机非常适合用。与交流电机不同,可以轻松快速地启动和停止直流电机。


直流电机控制器的应用领域


       现在市场上有各种直流电机,我们广泛使用它们,在家里,直流电机可用于玩具,工具和其他家用电器中。在工业领域,他们的需求包括跨转盘运行到传送带,以及反转。直流电机基于其出色的运动响应性和易于变速的特性而被用于为泵提供动力,由于其节能机制,它们是风扇的首选。直流电机玩具具有多种电压,因此需要不同类型的运动和速度。优选用于电动车辆的直流电机,因为它们具有耐用性和能效。电动自行车的后轮和前轮轮毂中都装有直流电机,以实现所需的功率水平和扭矩。



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