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了解直流电机速度控制的三种重要方法

  直流电动机的速度控制是电动机最有用的特性之一,通过控制电机的转速,可以根据需要改变电机的转速,从而达到所需的运行。速度控制机构适用于许多情况,如控制机器人车辆的运动、造纸厂电机的运动以及使用不同类型直流电机的电梯中的电机运动。

  直流电动机工作原理:简单的直流电动机的工作原理是,当载流导体置于磁场中时,它会受到机械力的作用。在实际的直流电动机中,电枢是载流导体,磁场提供磁场。

  当导体(电枢)有电流时,它会产生自己的磁通量。磁通量要么加在一个方向上磁场绕组产生的磁通量,要么抵消磁场绕组产生的磁通量。磁通量在一个方向上的积累与另一个方向的积累对导体施加力,因此导体开始旋转。

  根据法拉第电磁感应定律,导体的旋转作用产生电动势。这个电动势,根据伦茨定律,倾向于反对的原因,即,供应的电压。因此,直流电动机有一个非常特殊的特性,即在反电动势引起负载变化的情况下调整其转矩。

  这能体现出三个问题:

  1、电动机的速度和电源电压成正比。

  2、电动机的速度和电枢电压降成反比。

  3、根据现场调查结果,电动机的速度与磁通量成反比。

  因此,可以通过三种方式控制直流电机的速度:

  1、通过改变电源电压。

  2、通过改变磁通,改变通过磁场绕组的电流。

  3、通过改变电枢电压和电枢电阻。

  直流电动机调速方式:

  1、通量控制法:在这种方法中,通过改变磁场绕组产生的磁通量来改变电机的速度。由于磁通量取决于流经磁场绕组的电流,因此可以通过改变通过磁场绕组的电流来改变磁通量。这可以通过使用一个可变电阻器与励磁绕组电阻串联来实现。

  最初,当可变电阻器保持在最小位置时,由于额定电源电压,额定电流流过励磁绕组,因此速度保持正常。当电阻逐渐增大时,通过磁场绕组的电流减小。这反过来又减少了产生的通量。因此,电机的速度增加超过其正常值。

  2、电枢控制方法:采用这种方法,可以通过控制电枢电阻来控制直流电动机的速度,从而控制电枢上的电压降。这种方法还使用一个可变电阻串联电枢。

  当可变电阻达到最小值时,电枢电阻正常,电枢电压下降。当电阻值逐渐增大时,电枢上的电压降低。这又会导致马达转速降低。这种方法使电动机的转速低于其正常范围。

  3、电压控制方法:上述两种方法都不能在理想范围内提供速度控制。此外,磁链控制方法会影响换相,而电枢控制方法由于使用与电枢串联的电阻而导致功率损失巨大。因此,通常需要一种不同的方法来控制电源电压以控制电机速度。

  在这种方法中,励磁绕组接收固定电压,电枢获得可变电压,其中一种电压控制方法涉及使用开关装置机构向电枢提供可变电压,另一种技术使用交流电机驱动发电机向电枢提供可变电压。

  其中最常用的是脉宽调制技术和直流调速技术,脉宽调制包括对电机驱动器施加不同宽度的脉冲,以控制施加到电机上的电压。该方法在功率损耗最小的情况下是非常有效的,而且不涉及任何复杂设备的使用。

  我们是通过改变施加在电机驱动器IC的使能引脚上的脉冲来控制电机的外加电压来实现的,脉冲的变化由微控制器完成,由按钮输入信号,这里提供两个按钮,每个按钮用于减少和增加脉冲的占空比。