直流電機的基本知識

1、直流電機的基本知識1直流電機的工作原理永磁式直流電機是應(yīng)用很廣泛的一種。只要在它上面加適當(dāng)電壓。電機就轉(zhuǎn)動。圖是這 種電機的符號和簡化等效電路 。工作原理圖：圖直流電機的符號和等效電路這種電機由定子、轉(zhuǎn)子、換向器（又稱整流子）、電刷等組成，定子用作產(chǎn)生磁場。轉(zhuǎn)于 是在定子磁場作用下，得到轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)起來。換向器及時改變了電流方向，使轉(zhuǎn)子能連續(xù)旋 轉(zhuǎn)下去。也就是說，直流電壓加在電刷上，經(jīng)換向器加到轉(zhuǎn)子線圈，流過電流而產(chǎn)生磁場， 這磁場與定子的固定磁場作用，轉(zhuǎn)子被強迫轉(zhuǎn)動起來。當(dāng)它轉(zhuǎn)動時，由于磁場的相互作用， 也將產(chǎn)生反電動勢，它的大小正比于轉(zhuǎn)子的速度，方向和所加的直流電壓相反。圖給出了等 效電路。

2、Rw代表轉(zhuǎn)子繞組的總電阻，E代表與速度相關(guān)的反電動勢。永磁式換流器電機的特點：當(dāng)電機負載固定時，電機轉(zhuǎn)速正比于所加的電源電壓。當(dāng)電機直流電源固定時，電機的工作電流正比于轉(zhuǎn)予負載的大小。加于電機的有效電壓，等于外加直流電壓減去反電動勢。因此當(dāng)用固定電壓驅(qū)動電機時，電 機的速度趨向于自穩(wěn)定。因為負載增加時，轉(zhuǎn)子有慢下來的傾向，于是反電動勢減少，而使 有效電壓增加，反過來又將使轉(zhuǎn)子有快起來的傾向，所以總的效果使速度穩(wěn)定。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時，反電動勢為零，電機電流最大。其最大值等于V/Rw處兒V是電源電壓）。最大電流出現(xiàn)在剛起動的條件。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向，可由電機上所加電壓的極性來控制。體積小、重量輕、起動轉(zhuǎn)矩

3、大。由于具備上述的那些特點，所以在醫(yī)療器械、小型機床、電子儀器、計算機、氣象探空 儀、探礦測井、電動工具、家用電器及電子玩具等各個方面，都得到廣泛的應(yīng)用。對這種永磁式電機的控制，主要有電機的起停控制、方向控制、可變速度控制和速度的 穩(wěn)定控制。2電機的起/?？刂齐姍C的起/?？刂疲詈唵巫钤嫉姆椒ㄊ窃陔姍C與電源之間，加一機械開關(guān)?；蛘哂?繼電器的觸點控制?，F(xiàn)在比較流行的方法，是用開關(guān)晶體管來代替機械開關(guān)，無觸點、無火花干擾，速度快。 電路如圖所示。當(dāng)輸入端為低電平時，開關(guān)晶體管 Q1截止，電機無電流而處于停止狀態(tài)。 如果輸入端為高電平時，Q1飽和導(dǎo)通，電機中有電流，因此電機起動運轉(zhuǎn)。圖中二極管

4、D1 和D2是保護二極管，防止反電動勢損壞晶體管。電容C1是消除射頻干擾而外加的。R1基極限流電阻，限制 Q1的基極電流。在6V電源時，基極電流不超過 52mA在這種情況下， Q1提供電機的最大電流為1A左右。圖用晶體管控制電機啟停,(b)增強靈敏度圖的電路，因基極電流需外部驅(qū)動電路。如果再增加一級緩沖放大，如圖的電路，驅(qū)動 電流減少到2mA R3限制Q1的基極電流到安全值。其他元件作用與(a)圖中相同。 3電機的方向控制水磁式換流器電機的轉(zhuǎn)動方向，可以用改變電源極性的方法，使電機反轉(zhuǎn)。如果用正、 負雙極性電源，可用一個單刀進行轉(zhuǎn)換，如圖所示。因為電機的電流直接通過開關(guān)，容易燒 壞開關(guān)接點。所

5、以可以改用功率開關(guān)晶體管來代替機械開關(guān)，就可以克服上述缺點。電路如 圖所示。圖電機方向控制電路工作原理：當(dāng)開關(guān) SW1 置于“正轉(zhuǎn)”位時，Q1和Q3的基極加上偏流；Q2和Q4的 偏置電路被斷開。所以Q1和Q3導(dǎo)通，Q2和Q4截止。電流從V+ -Q3發(fā)射極fQ3集電極- 電機正端-電機負端-地形成回路，此時電機正轉(zhuǎn)。同理，如果SW1H于“反轉(zhuǎn)位置時，Q2和Q4得到偏流而導(dǎo)通；01和Q3截止。電流從電源地端-電機負端-電機正端- Q4集電 極-Q4發(fā)射極-電源負端形成回路，故電機電源與上述情況相反，因此電機反轉(zhuǎn)。而 SW1 置于斷時，電機停止轉(zhuǎn)動。圖電路中SW1要轉(zhuǎn)接正、負電源。在接口電路的應(yīng)用中

6、，用電子開關(guān)來代替 SW僦比較 困難。為了克服這個缺點，可用圖的電路加以改進。圖中的 SW僦很容易用電子開關(guān)來代替。 在這個電路中，SW1H于“正轉(zhuǎn)”位置時，Q1和Q3導(dǎo)通，Q2和Q4截止。SW1§于“反轉(zhuǎn)”位置時，Q2和Q4導(dǎo)通，Q1和Q3截止4電機的速度控制直流電機的轉(zhuǎn)速與所加的電壓有效值成正比。圖是12V直流電機的可變電壓速度控制。圖中Q1和Q2是復(fù)合管射極跟隨器，電機的直流電壓可從 0V變到12v0這種電路的特點是：在中速和高速時，速度的控制和自動調(diào)節(jié)的性能很好。但是低速和慢啟動特性比較差。用開關(guān)方式或脈寬調(diào)制，可以獲得非常好的速度控制性能。電路圖如所示：圖電機速度控制圖直流電機開關(guān)方式速度控制圖中IC1作為50Hz的無穩(wěn)多諧振蕩器，它產(chǎn)生一個矩形波輸出，占空比可變從 20比1到1 比20,由RV1進行調(diào)節(jié)。這個波形經(jīng)過 Q1和Q2送到電機，電機上的電壓有效值是隨 RV1 的調(diào)節(jié)而