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為什么直流電機需要控制器來控制電機速度和輸出轉矩?

來源:電機軟文 瀏覽次數:473 發布時間: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型的電氣設備,直流電機通過利用直流電來接收電能,然后將這種能量轉換為電機的自動旋轉。直流電機幾乎無處不在,他們利用產生的電流產生的磁場,這些電流是驅動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葫蘆和電梯,電動汽車以及玩具。直流電機由兩個基本部分組成:電樞和定子,定子是電機的固定部分,電樞是旋轉部分。直流電機除使用線圈外,還使用定子中的固定磁鐵組,導線的回路中有電流流過,從而產生對齊的電磁場。絕緣線的一個或多個線圈繞組被包裹在電機的鐵心周圍,以集中磁場。絕緣線的繞組連接到旋轉電器開關(換向器),該開關繼續向線圈繞組施加電流。旋轉的電氣開關允許每個電樞線圈通電,從而產生扭矩或穩定的旋轉力。在按順序打開和關閉線圈后,會產生一個與固定磁體的不同區域相互作用的磁場,從而產生扭矩。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設備的機械能,這些都是通過旋轉運動實現的。

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誰發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,但是誰是直流電機的發明者呢?就像其他所有創新一樣,很多人通過開發其他設備發揮了作用。在美國,托馬斯·達文波特(Thomas Davenport)是第一臺電機的發明者,在1837年,達文波特是第一個為可用的電機申請專利的人,但是,達文波特并不是第一個這樣制造電機的人,因為歐洲的其他發明家早些時候已經開發了功能更強大的電機。之所以稱贊達文波特為原始發明人,是因為他較早申請了專利, 1834年,雅各比·莫里茨(Jacobi Moritz)已經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展示了電機的實際應用。

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直流電機控制器和直流電機控制的類型


無刷直流電機


       也被稱為同步直流電機或電子換向電機,這些類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。


并聯直流電機


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


串聯直流電機


       這些是最終的品種,串聯連接的勵磁繞組將它們與并聯電機區分開,這意味著電樞電流確實會通過勵磁繞組,從而產生更快的速度,串聯直流電機是要求高啟動轉矩的任務的理想選擇。


當涉及直流電機控制時,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單方法之一,這樣的電機內可以找到四個成對控制的開關,當這兩對中的任何一個閉合時,它們立即完成電路并隨后為電動機供電,H橋也可以控制速度。


速度控制器:脈寬調制(PWM)


       PWM電路通過模擬電源的增加或減少來改變電機的速度, 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方面。這些控制器通過向電機發送周期性脈沖來工作,當使用常規脈沖的線圈電感帶來一定的約束平滑效果時,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,通過電樞或勵磁線圈饋入的電流會發生變化。當線圈電流發生變化時,輸出軸的速度也會發生變化,可變電阻器可以改變電流,從而可以提高速度。


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購買直流電機時需要了解的內容


       購買直流電機之前,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,在使用說明書中檢查推薦的直流電機拉力。電流為電機提供動力,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則無法做到這一點,增加齒輪不會限制電機的效率。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,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勢。例如,需要用于驅動高慣性負載的高啟動轉矩時,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(例如太陽能電池板或電池)供電時,它們也是理想的選擇。如果快速反轉方向,您會發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和停止直流電機。


直流電機控制器的應用領域


       現在市場上有各種直流電機,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。在工業領域,他們的需求包括跨轉盤運行到傳送帶,以及反轉。直流電機基于其出色的運動響應性和易于變速的特性而被用于為泵提供動力,由于其節能機制,它們是風扇的首選。直流電機玩具具有多種電壓,因此需要不同類型的運動和速度。優選用于電動車輛的直流電機,因為它們具有耐用性和能效。電動自行車的后輪和前輪輪轂中都裝有直流電機,以實現所需的功率水平和扭矩。



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