<meta name="keywords" content="庄家克星时时彩,直流电机" />

请勿忽视不起眼的有刷直流电机

宣布时间:2018年04月26日 16:04    宣布者:eechina
要害词: 直流电机
自从无刷直流电机身世,“古老的”有刷电机就泉源衰落,但它依然是低资源应用的可靠选择。
在有刷电机中,磁极偏向的跳转是经由历程移动结实职位的接触点来完成的,该接触点在电机转子上与电触点相对毗连。这类结实触点通常由石墨制成,与铜或其他金属相比,在年夜电流短路或断路/起动历程当中石墨不会熔断或许与改变触点焊接到一起,而且这个触点通常是弹簧承载的,以是能够取得一连的接触压力。

在20世纪,年夜中型有刷电机在工业和先进制造领域中施展着巨年夜的作用,直流电机的基本现实也被查尔斯•斯坦梅茨(Charles Steinmetz)等精彩人物普遍剖析,这网罗详细的电路,电动势、磁场方程、性能参数(速率,扭矩,控制和效力)、设计、制造等。几十年来,直流电机现实和与应用的课程简直是一切工科专业的尺度课程,这些课程网罗周全的小型和年夜型电念头实验室课程。

由于应用MOSFETIGBT作为电机的开关及其加倍适用、加倍经济可靠的控制要领,早在几十年前,有刷电机的优势便泉源式微。取而代之的是无刷直流(BLDC)电机及其变体,如步进电机,这些电机徐徐成为主流的直流电机。现在,有数的汽车,磁盘驱动器,打印机和中小型装备等都应用了无刷直流电机。

这类改变的启事很显着:应用开关器件,驱动器和智能控制器的先进电子装备使电机系统在效力、可靠性、电气噪声、可控性和多功效性等方面变得更优良。这些BLDC电机没有刷子磨损,也不会惹起EMI / RFI。是以,随着无刷替换品的应用,BDC电机的应用量急剧降低。

虽然从有刷电机到无刷电机发生了巨年夜的改变,但在能够知足须要的性能,低资源和足够的可靠性的条件下,有刷电机照旧是一个很好的选择。如克己的玩具和一些功效质朴的应用处合,如汽车的电动座椅等。

更进一步的,综合应用最新的控制器、MOSFET / IGBT开关,而且充清晰白其局限性,便可让电极供应足够好的性能。由于它们简直不须要电子控制装配,以是一切电机控制系统相当克己。此外,基本的BDC电机在电源和电机之间只须要两根电缆,这样便可以节俭配线和毗连器所需的空间,并降低电缆和毗连器的资源。

有刷电机基础

一切电机(特另外除外,例如压电电机)的使命都依附于定子与转子电磁场之间的相互作用,这些电磁场被控制,从而周期性的在定子和转子之间发生引力和斥力,进而惹起运动,如图1和图2所示。

image001.jpg
图1:无刷直流电机外部磁场(由永磁体供应),电刷,电枢上的换向器及运动原理。

image003.jpg
图2:有刷直流电机在其电枢上绕有年夜量的线圈,所发生强年夜的磁场与外部磁场(此处由永磁体供应)相互作用发生改变运动。
基本的有刷电机曾经完全机械化,不须要电子装备加入。控制也很是质朴:毗连直流电源,电机自启动然后改变。由于小接触角度组成一个“去世区”,以是有刷直流电机有着潜在的启动效果,但这可以经由历程一些机械设计调剂来处置赏罚赏罚。

要完成反向改变,只需将直流电源线对换,要调剂运动速率(在无限的规模内),只须要降低或降低供电电压。浅易来讲,BDC电机的转速与其励磁线圈的电动势(EMF)成正比(EMF是施加于其上的电压减去由于电阻损掉落的电压),而转矩与电流成比例。

那么有刷电机是若何发生使其电枢改变所需的改变磁场,而无需外部控制器的呢?是电机自己完成这项使命的。在电机壳体上有一对180°脱离的电刷,这对电刷经由历程两个换向器触点(金属板)将施加的电流指导到电枢线圈上; 每个金属板笼罩近180°的电枢。当电机迁徙改变时,电源,电刷,换向器金属板和两个电机线圈(绕组)之间的电流回路每转半圈就自动切换一次。
电枢的磁场与转子的磁场相互作用,转子的磁场可以经由历程电机本体上的结实线圈发生,也能够或许经由历程永磁体发生。当转子迁徙改变时,其磁场偏向也要反转,从而电机保持迁徙改变,由于线圈发生的磁场的偏向是一直切换的,而且被外部线圈或永磁体发生的磁场吸引/倾轧。

请重视,一直来,永磁体的应用规模仅限于微型电机,例如玩具,由于在尺寸和重量都较量公正的情形下,磁体的强度并缺乏够年夜。然则,应用稀土质料的高能量永磁体的生长改变了这个时势,这使得基于PM的BDC电机适用于年夜型电机,纵然在分马力规模内也是云云。虽然由于外部励磁线圈不须要电源而使得PM措施效力更高,但它会降低系统控制电机行动的自在度。岂论是PM BDC电机照样励磁线圈的设计,都须要权衡尺寸、资源、重量、控制须要等因素。

超出基本有刷电机

在基本形式中,BDC电机是优雅和质朴的尺度。现实上,许多为年轻人供应的基础迷信工具都是应用一个质朴的拉丝马达来展示电学和磁学的基泉源基础理和它们之间的相互作用是若何发生有用运动的,如图3所示。这个历程不须要电子器件,而且一切的行动和电流蹊径都是可见的。

image005.jpg
图3:没有比这个师长教员项目版本更质朴电机了,它应用永磁体发生外部(定子)磁场,应用回形针作为电刷,应用小线圈作为电枢绕组线圈; 它直接经由历程电池运转。

所议论辩说的BDC电机是这样的:质朴和基本。可是,鉴于这些电机的许多应用和规格曾经被投入应用有100多年了,以是开发者也设计出许多新的变体来战胜电机的某些弱点或许在特定应用中优化其性能。其中有许多变体集中于经由历程改变定子的励磁线圈和电枢线圈。而一些其他的变体经由历程永世性或许暂时性添加电容器和电阻器来调剂电压,限制电流或许改变电压/电流的相位关系。

在现实中,年夜多数直流电机都不只仅是两个质朴版本电枢极的组合。除其他利益外,更多的极点可使电机从任何改变角度更可靠地启动(质朴版本有两个小的去世区)。而且,这样的电机禁绝可瞬态短路电流通过,有些系统每转允许有两次恒久的短路电流通过,然则许多系统都不克不及做到这一点。

定子的励磁线圈有多种装备,如图4所示。最有数的装备是勾通绕组,分流绕组和复合绕组(勾通和分流的组合)。在勾通绕组式电念头中,励磁线圈与电枢线圈(经由历程电刷)勾通; 在分流绕组式电念头中,励磁线圈与电枢线圈并联(“分流”是用于“并联”的此外一种表述要领)。

image007.jpg

图4 :(从左到右)在勾通绕组结构中,励磁线圈S1-S2与电枢线圈A1-A2勾通; 关于分流绕组,励磁线圈F1-F2与电枢线圈A1-A2并联; 关于复合要领,励磁线圈S1-S2勾通,F1-F2与电枢线圈A1-A2并联。

每种布线要领都供应了不合的控制、速率性能和扭矩,启动和运转转矩和处置赏罚赏罚负载变换的才干。一些先进的设计对定子的励磁绕组和转子的电枢绕组应用自力的励磁控制,以取得更年夜的无邪性和更严酷的控制。

有刷电机进入21世纪

虽然BLDC电机有许多优点,但有刷电机依然可用,而且其性能正在徐徐前进。虽然电机的设计要领在许多方面相对稳固,但仍有两个主要的生长:其一是永磁体取得了普遍应用,此外一个是IC和电子开关被用于线圈驱动和功效反映。

如图5所示,Digilent 的290-008是6V BDC电机的一个例子。它网罗一个1:53加速齿轮箱,用于前进扭矩,特殊值为0.7 kgf-cm(最年夜值)。虽然电源毗连只须要两根导线,但电机/变速箱还带有一个六引脚毗连器。其他四个导线用于毗连集成霍尔效应传感器对,该传感器对用于体现转数和偏向,应用尺度的A-B正交措施。

image009.jpg
图5:Digilent的290-008型6 V直流电机是基本有刷电机的一个很好的例子。它不只须要为电源分配导线,还网罗一对霍尔效应器件和四个特此外电线,用于感应反映控制所需的改变和偏向。

该电机在6V电压下自主运转时的空载电流为220mA,速率为150RPM; 125RPM情形下的满载特殊电流为480mA,掉落速电流为1.8A,转矩为4.1kgf-cm。这个小型电机及齿轮箱(长度54mm,直径22mm,加上毗连器)的线圈电阻仅为3.3Ω。图6的曲线图显示了在6V电源供电情形下五个要害参数之间的相互影响:1)转矩,2)转速,3)电流,4)输入功率,5)效力。

image011.jpg
图6:该图显示了Digilent 的290-008电机的主要操作参数,和它们在一切操作规模内的变换情形。

虽然无刷电机可以直接经由历程直流电源运转,但应用“合适的”驱动器件不只能供应须要的驱动电流,而且还能供应简直每个电机子系统所需的种种掩护功效。德州仪器(TI)DRV8412双路全桥PWM电机驱动器是DRV8x系列集成电机驱动器中的一员,可处置赏罚赏罚两个自力的无刷电机(和步进电机)。它具有很高的驱动效力(高达97%),可以最年夜限制地增添散热和相关效果,如图7所示,它可以为电机供应2×7A(一连)或2×12A(峰值)的驱动电流。

image013.jpg
图7:德州仪器(TI)的DRV8412双电机驱动器不只能处置赏罚赏罚两个自力的有刷电机,还能为种种误差,过热和过流情形供应掩护。

微型芯片(仅14.00mm×6.10mm)具有掩护系统,能够掩护装备以阻拦遭到种种误差的风险。这些网罗短路掩护,过电流掩护,欠压掩护和两级热掩护。此外,它尚有一个限流电路,可以防止在负载瞬变历程当中装备因“弱点”而关断,好比电机启动历程(相当于应用慢速熔断器而不是快速熔断器)。可编程过电流探测器可以调治电流限制和掩护水平,以知足不合的电机请求。
该系列产物的每个半桥都有自力的电源和接地引脚,这样便可以经由历程外部门流电阻对电流阻拦丈量,而且支持由不合电源电压供电的多个电机同时应用。当两个电机因尺寸不合而须要不合的电源电压时,这样的设计是异常有用的,例如广告显示屏须要小型电机挥舞引人注目的标志,同时须要更年夜的电机来改变一切显示器

总结:

毫无疑问,由于许多可靠的手艺启事,直流供电的有刷电机在很年夜水平上曾经被电子控制的无刷电机取代。虽然云云,在请求不高,对资源敏感的应用或许请求无限的情形下,有刷电机依然是一个有用的妄图。经由历程将有刷电机与基本电机驱动器IC相联络,有刷电机和事实产物便可以完成许多特此外操作而且具有更好的掩护措施。显着,在没有检查BDC电机的设计目的和属性的情形下就以为无刷电机是准确的选择,这样的想法主意主意是眼光短浅的体现。

原文链接:

image015.jpg


迎接分享本文,转载请生涯出处:http://badahub.com/thread-525024-1-1.html     【打印本页】
您须要登录后才可以揭晓议论 登录 | 急速注册

厂商推荐

相关文章

相关视频演示

关于我们  -  服务条目  -  应用指南  -  站点舆图  -  友谊链接  -  联系我们
庄家克星时时彩-时时彩qq群-时时彩平台推荐 © 版权一切   | 京公网安备110108881021702
回顶部