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為什么直流電機需要控制器來(lái)控制電機速度和輸出轉矩?

來(lái)源:電機軟文 瀏覽次數:4021 發(fā)布時(shí)間:2022-03-29

       直流電機控制器是將電能轉換為機械能的一種特殊類(lèi)型的電氣設備,直流電機通過(guò)利用直流電來(lái)接收電能,然后將這種能量轉換為電機的自動(dòng)旋轉。直流電機幾乎無(wú)處不在,他們利用產(chǎn)生的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),這些電流是驅動(dòng)固定在輸出軸上的轉子的電流,速度和輸出轉矩取決于電機的設計和電氣輸入。

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直流電機控制器如何工作?


       直流電機的功率和尺寸各不相同,根據不同的機制可用于電動(dòng)葫蘆和電梯,電動(dòng)汽車(chē)以及玩具。直流電機由兩個(gè)基本部分組成:電樞和定子,定子是電機的固定部分,電樞是旋轉部分。直流電機除使用線(xiàn)圈外,還使用定子中的固定磁鐵組,導線(xiàn)的回路中有電流流過(guò),從而產(chǎn)生對齊的電磁場(chǎng)。絕緣線(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈繞組被包裹在電機的鐵心周?chē)?,以集中磁?chǎng)。絕緣線(xiàn)的繞組連接到旋轉電器開(kāi)關(guān)(換向器),該開(kāi)關(guān)繼續向線(xiàn)圈繞組施加電流。旋轉的電氣開(kāi)關(guān)允許每個(gè)電樞線(xiàn)圈通電,從而產(chǎn)生扭矩或穩定的旋轉力。在按順序打開(kāi)和關(guān)閉線(xiàn)圈后,會(huì )產(chǎn)生一個(gè)與固定磁體的不同區域相互作用的磁場(chǎng),從而產(chǎn)生扭矩。這些基本的工作原理允許直流電機將電能從直流電轉換為可用于推進(jìn)設備的機械能,這些都是通過(guò)旋轉運動(dòng)實(shí)現的。

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誰(shuí)發(fā)明了直流電機控制器?


       直流電機是杰出的電氣設備,它以許多不同的方式徹底改變了人們的生活,但是誰(shuí)是直流電機的發(fā)明者呢?就像其他所有創(chuàng )新一樣,很多人通過(guò)開(kāi)發(fā)其他設備發(fā)揮了作用。在美國,托馬斯·達文波特(Thomas Davenport)是第一臺電機的發(fā)明者,在1837年,達文波特是第一個(gè)為可用的電機申請專(zhuān)利的人,但是,達文波特并不是第一個(gè)這樣制造電機的人,因為歐洲的其他發(fā)明家早些時(shí)候已經(jīng)開(kāi)發(fā)了功能更強大的電機。之所以稱(chēng)贊達文波特為原始發(fā)明人,是因為他較早申請了專(zhuān)利, 1834年,雅各比·莫里茨(Jacobi Moritz)已經(jīng)提出了一種比達文波特(Davenport)更高功率的電機(功率是其三倍)。一年后,Sibrandus Stratingh和Christopher Becker展示了電機的實(shí)際應用。

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直流電機控制器和直流電機控制的類(lèi)型


無(wú)刷直流電機


       也被稱(chēng)為同步直流電機或電子換向電機,這些類(lèi)型的電機主要區別在于它們缺少換向器,這被可以檢測并隨后調整轉子角度的伺服機構代替,無(wú)刷直流電機堅固耐用且安全。


有刷直流電機


       這些是最早的直流電機,可以追溯到電機的最初設計,盡管它們在造紙機,起重機和軋機中仍然很受歡迎,但最近卻逐漸消失。


并聯(lián)直流電機


       這是一種有刷電機,其勵磁繞組與電樞并聯(lián),由于并聯(lián)繞組,它們具有較低的電流,并聯(lián)電機在需要恒定轉矩的多種應用中發(fā)現了很多用途,攪拌機,傳送帶和起重機最依賴(lài)它們。


串聯(lián)直流電機


       這些是最終的品種,串聯(lián)連接的勵磁繞組將它們與并聯(lián)電機區分開(kāi),這意味著(zhù)電樞電流確實(shí)會(huì )通過(guò)勵磁繞組,從而產(chǎn)生更快的速度,串聯(lián)直流電機是要求高啟動(dòng)轉矩的任務(wù)的理想選擇。


當涉及直流電機控制時(shí),以下是最常用的方法:


方向控制器:H橋


       H橋電路是控制直流電機的最簡(jiǎn)單方法之一,這樣的電機內可以找到四個(gè)成對控制的開(kāi)關(guān),當這兩對中的任何一個(gè)閉合時(shí),它們立即完成電路并隨后為電動(dòng)機供電,H橋也可以控制速度。


速度控制器:脈寬調制(PWM)


       PWM電路通過(guò)模擬電源的增加或減少來(lái)改變電機的速度, PWM易于應用且成本低廉,這是可以連續控制電機速度的一個(gè)方面。這些控制器通過(guò)向電機發(fā)送周期性脈沖來(lái)工作,當使用常規脈沖的線(xiàn)圈電感帶來(lái)一定的約束平滑效果時(shí),電機就像是由高壓或低壓供電。


電樞控制器:可變電阻


       這是影響直流電機速度的另一種方法,通過(guò)電樞或勵磁線(xiàn)圈饋入的電流會(huì )發(fā)生變化。當線(xiàn)圈電流發(fā)生變化時(shí),輸出軸的速度也會(huì )發(fā)生變化,可變電阻器可以改變電流,從而可以提高速度。


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購買(mǎi)直流電機時(shí)需要了解的內容


       購買(mǎi)直流電機之前,需要考慮一些基本事項,以下是一些要考慮的關(guān)鍵因素:能量越高,扭矩越大,能量使凈電流保持單一方向流動(dòng),在使用說(shuō)明書(shū)中檢查推薦的直流電機拉力。電流為電機提供動(dòng)力,其中太多電流是危險的,因為它將損壞電機,在使用直流電機控制器之前,請確保已了解其工作電流和堵轉電流。速度在電機方面有些復雜,電機在高速下有效運行,但是如果需要齒輪傳動(dòng)則無(wú)法做到這一點(diǎn),增加齒輪不會(huì )限制電機的效率。因此,還需要考慮扭矩和速度降低。


為什么選擇直流電機?


       當可以選擇使用交流電機時(shí),強烈建議將直流電機作為首選,與交流電機相比,直流電機具有一些優(yōu)勢。例如,需要用于驅動(dòng)高慣性負載的高啟動(dòng)轉矩時(shí),它們是出色的,與交流電機不同,它易于控制直流電機的速度。


       當直流電機需要從低壓直流電源(例如太陽(yáng)能電池板或電池)供電時(shí),它們也是理想的選擇。如果快速反轉方向,您會(huì )發(fā)現直流電機非常適合用。與交流電機不同,可以輕松快速地啟動(dòng)和停止直流電機。


直流電機控制器的應用領(lǐng)域


       現在市場(chǎng)上有各種直流電機,我們廣泛使用它們,在家里,直流電機可用于玩具,工具和其他家用電器中。在工業(yè)領(lǐng)域,他們的需求包括跨轉盤(pán)運行到傳送帶,以及反轉。直流電機基于其出色的運動(dòng)響應性和易于變速的特性而被用于為泵提供動(dòng)力,由于其節能機制,它們是風(fēng)扇的首選。直流電機玩具具有多種電壓,因此需要不同類(lèi)型的運動(dòng)和速度。優(yōu)選用于電動(dòng)車(chē)輛的直流電機,因為它們具有耐用性和能效。電動(dòng)自行車(chē)的后輪和前輪輪轂中都裝有直流電機,以實(shí)現所需的功率水平和扭矩。



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