為什么直流電機(jī)需要控制器來控制電機(jī)速度和輸出轉(zhuǎn)矩？

直流電機(jī)控制器如何工作？

直流電機(jī)的功率和尺寸各不相同，根據(jù)不同的機(jī)制可用于電動(dòng)葫蘆和電梯，電動(dòng)汽車以及玩具。直流電機(jī)由兩個(gè)基本部分組成：電樞和定子，定子是電機(jī)的固定部分，電樞是旋轉(zhuǎn)部分。直流電機(jī)除使用線圈外，還使用定子中的固定磁鐵組，導(dǎo)線的回路中有電流流過，從而產(chǎn)生對齊的電磁場。絕緣線的一個(gè)或多個(gè)線圈繞組被包裹在電機(jī)的鐵心周圍，以集中磁場。絕緣線的繞組連接到旋轉(zhuǎn)電器開關(guān)（換向器），該開關(guān)繼續(xù)向線圈繞組施加電流。旋轉(zhuǎn)的電氣開關(guān)允許每個(gè)電樞線圈通電，從而產(chǎn)生扭矩或穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)力。在按順序打開和關(guān)閉線圈后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與固定磁體的不同區(qū)域相互作用的磁場，從而產(chǎn)生扭矩。這些基本的工作原理允許直流電機(jī)將電能從直流電轉(zhuǎn)換為可用于推進(jìn)設(shè)備的機(jī)械能，這些都是通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

誰發(fā)明了直流電機(jī)控制器？

直流電機(jī)是杰出的電氣設(shè)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(jī)的發(fā)明者呢？就像其他所有創(chuàng)新一樣，很多人通過開發(fā)其他設(shè)備發(fā)揮了作用。在美國，托馬斯·達(dá)文波特（Thomas Davenport）是第一臺(tái)電機(jī)的發(fā)明者，在1837年，達(dá)文波特是第一個(gè)為可用的電機(jī)申請專利的人，但是，達(dá)文波特并不是第一個(gè)這樣制造電機(jī)的人，因?yàn)闅W洲的其他發(fā)明家早些時(shí)候已經(jīng)開發(fā)了功能更強(qiáng)大的電機(jī)。之所以稱贊達(dá)文波特為原始發(fā)明人，是因?yàn)樗^早申請了專利， 1834年，雅各比·莫里茨（Jacobi Moritz）已經(jīng)提出了一種比達(dá)文波特（Davenport）更高功率的電機(jī)（功率是其三倍）。一年后，Sibrandus Stratingh和Christopher Becker展示了電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用。

直流電機(jī)控制器和直流電機(jī)控制的類型

無刷直流電機(jī)

也被稱為同步直流電機(jī)或電子換向電機(jī)，這些類型的電機(jī)主要區(qū)別在于它們?nèi)鄙贀Q向器，這被可以檢測并隨后調(diào)整轉(zhuǎn)子角度的伺服機(jī)構(gòu)代替，無刷直流電機(jī)堅(jiān)固耐用且安全。

有刷直流電機(jī)

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

并聯(lián)直流電機(jī)

這是一種有刷電機(jī)，其勵(lì)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(jī)在需要恒定轉(zhuǎn)矩的多種應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了很多用途，攪拌機(jī)，傳送帶和起重機(jī)最依賴它們。

串聯(lián)直流電機(jī)

這些是最終的品種，串聯(lián)連接的勵(lì)磁繞組將它們與并聯(lián)電機(jī)區(qū)分開，這意味著電樞電流確實(shí)會(huì)通過勵(lì)磁繞組，從而產(chǎn)生更快的速度，串聯(lián)直流電機(jī)是要求高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的任務(wù)的理想選擇。

當(dāng)涉及直流電機(jī)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(jī)的最簡單方法之一，這樣的電機(jī)內(nèi)可以找到四個(gè)成對控制的開關(guān)，當(dāng)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(jī)供電，H橋也可以控制速度。

速度控制器：脈寬調(diào)制（PWM）

PWM電路通過模擬電源的增加或減少來改變電機(jī)的速度， PWM易于應(yīng)用且成本低廉，這是可以連續(xù)控制電機(jī)速度的一個(gè)方面。這些控制器通過向電機(jī)發(fā)送周期性脈沖來工作，當(dāng)使用常規(guī)脈沖的線圈電感帶來一定的約束平滑效果時(shí)，電機(jī)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(jī)速度的另一種方法，通過電樞或勵(lì)磁線圈饋入的電流會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)線圈電流發(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。

購買直流電機(jī)時(shí)需要了解的內(nèi)容

購買直流電機(jī)之前，需要考慮一些基本事項(xiàng)，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)，在使用說明書中檢查推薦的直流電機(jī)拉力。電流為電機(jī)提供動(dòng)力，其中太多電流是危險(xiǎn)的，因?yàn)樗鼘p壞電機(jī)，在使用直流電機(jī)控制器之前，請確保已了解其工作電流和堵轉(zhuǎn)電流。速度在電機(jī)方面有些復(fù)雜，電機(jī)在高速下有效運(yùn)行，但是如果需要齒輪傳動(dòng)則無法做到這一點(diǎn)，增加齒輪不會(huì)限制電機(jī)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(jī)？

當(dāng)可以選擇使用交流電機(jī)時(shí)，強(qiáng)烈建議將直流電機(jī)作為首選，與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)具有一些優(yōu)勢。例如，需要用于驅(qū)動(dòng)高慣性負(fù)載的高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，它們是出色的，與交流電機(jī)不同，它易于控制直流電機(jī)的速度。

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

直流電機(jī)控制器的應(yīng)用領(lǐng)域

現(xiàn)在市場上有各種直流電機(jī)，我們廣泛使用它們，在家里，直流電機(jī)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(zhuǎn)盤運(yùn)行到傳送帶，以及反轉(zhuǎn)。直流電機(jī)基于其出色的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)性和易于變速的特性而被用于為泵提供動(dòng)力，由于其節(jié)能機(jī)制，它們是風(fēng)扇的首選。直流電機(jī)玩具具有多種電壓，因此需要不同類型的運(yùn)動(dòng)和速度。優(yōu)選用于電動(dòng)車輛的直流電機(jī)，因?yàn)樗鼈兙哂心陀眯院湍苄Аｋ妱?dòng)自行車的后輪和前輪輪轂中都裝有直流電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)所需的功率水平和扭矩。

審核編輯：湯梓紅