了解直流電機的運行模式和調(diào)速技術(shù)

　　直流電機是一種普遍存在的機器，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。通常，這些馬達被部署在需要某種形式的旋轉(zhuǎn)或運動產(chǎn)生控制的設(shè)備中。直流電機是許多電氣工程項目中的部件。對直流電機的運行和電動機的調(diào)速有很好的了解，使工程師能夠設(shè)計出更有效的運動控制的應(yīng)用程序。

　　像交流電動機一樣，直流電機也把電能轉(zhuǎn)換成機械能，它們的工作原理與產(chǎn)生電流的直流發(fā)電機相反。與交流電機不同，直流電機使用直流電源-非正弦單向電源。

　　雖然直流電動機的設(shè)計方式多種多樣，但它們都包含以下基本部件：轉(zhuǎn)子(機器旋轉(zhuǎn)的部分;也稱為“電樞”)、定子(勵磁繞組，或電動機的“靜止”部分)、換向器(可以有刷或無刷，取決于電機類型)、磁場磁鐵(提供使連接到轉(zhuǎn)子的軸轉(zhuǎn)動的磁場)。實際上，直流電機的工作原理是由旋轉(zhuǎn)電樞產(chǎn)生的磁場與定子或固定部件的磁場之間的相互作用。

　　直流電機的工作原理是法拉第電磁學(xué)原理，即載流導(dǎo)體在磁場中受力。根據(jù)弗萊明的“電動機左手定律”，導(dǎo)體的運動方向總是垂直于電流和磁場的方向。從數(shù)學(xué)上講，我們可以把這個力表示為F=BIL(其中F是力，B是磁場，I代表電流，L是導(dǎo)體的長度)。

　　直流電機類型：直流電機根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為不同的類別，見的類型包括有刷或無刷、永磁、串聯(lián)和并聯(lián)。

　　有刷無刷電機：有刷直流電動機利用一對石墨或碳刷來傳導(dǎo)或輸送電樞電流。這些電刷通常放在離換向器很近的地方。電刷在直流電動機中的其他有用功能包括確保無火花運行、控制旋轉(zhuǎn)時的電流方向以及保持換向器清潔。

　　無刷直流電機不含碳刷或石墨刷。它們通常包含一個或多個圍繞固定電樞旋轉(zhuǎn)的永磁體。代替電刷，無刷直流電機利用電子電路來控制旋轉(zhuǎn)方向和速度。

　　永磁電機：永磁電機由一個轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子周圍有兩個相反的永磁體。當(dāng)直流電通過時，磁鐵提供磁場磁通量，這會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，這取決于極性。這種電機的一個主要優(yōu)點是它可以以恒定頻率的同步速度運行，從而實現(xiàn)的速度調(diào)節(jié)。

　　串勵直流電機：串聯(lián)電機的定子(通常由銅棒制成)繞組和勵磁繞組(銅線圈)串聯(lián)。因此，電樞電流和磁場電流相等。高電流直接從電源流入磁場繞組，磁場繞組比并聯(lián)電機更厚、更少。磁場繞組的厚度增加了電動機的承載能力，同時也產(chǎn)生了強大的磁場，使串聯(lián)直流電動機具有非常高的轉(zhuǎn)矩。

　　并聯(lián)直流電機：并聯(lián)直流電機的電樞和勵磁繞組并聯(lián)。由于并聯(lián)，兩個繞組接收相同的電源電壓，盡管它們是分開勵磁的。并聯(lián)電機的繞組匝數(shù)通常比串聯(lián)電機多，串聯(lián)電機在運行過程中會產(chǎn)生強大的磁場。并聯(lián)電機可以有良好的速度調(diào)節(jié)，即使在不同的負載。然而，它們通常缺乏串聯(lián)電機的高起動轉(zhuǎn)矩。

　　直流電機速度控制：在串聯(lián)直流電動機中實現(xiàn)調(diào)速的主要方法有三種：磁通控制、電壓控制和電樞電阻控制。

　　1、通量控制法：在磁通控制方法中，變阻器(一種可變電阻器)與勵磁繞組串聯(lián)。該元件的作用是增加繞組中的串聯(lián)電阻，從而降低磁通，從而提高電動機的速度。

　　2、電壓調(diào)節(jié)法：變量調(diào)節(jié)法通常用于并聯(lián)直流電動機。同樣，有兩種方法可以實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)控制：在向電樞提供不同電壓時，將并聯(lián)磁場連接到固定勵磁電壓(也稱為多電壓控制)改變提供給電樞的電壓。

　　3、電樞電阻控制方法：電樞電阻控制基于電機速度與反電動勢成正比的原理。因此，如果電源電壓和電樞電阻保持恒定值，電機的速度將與電樞電流成正比。