自貢Z4直流電機供應商
- 作者:西安仁豐信機電物資有限公司 2019-06-18 10:15 950
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直流電機(direct current machine)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能(直流電動機)或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機)的旋轉(zhuǎn)電機。它是能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機,將電能轉(zhuǎn)換為機械能;作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機,將機械能轉(zhuǎn)換為電能。
2.有刷直流電動機:有刷電動機的2個刷(銅刷或者碳刷)是通過絕緣座固定在電動機后蓋上直接將電源的正負極引入到轉(zhuǎn)子的換相器上,而換相器連通了轉(zhuǎn)子上的線圈,3個線圈極性不斷的交替變換與外殼上固定的2塊磁鐵形成作用力而轉(zhuǎn)動起來。由于換相器與轉(zhuǎn)子固定在一起,而刷與外殼(定子)固定在一起,電動機轉(zhuǎn)動時刷與換相器不斷的發(fā)生摩擦產(chǎn)生大量的阻力與熱量。所以有刷電機的效率低下?lián)p耗非常大。但是它同樣具有制造簡單,成本低廉的優(yōu)點。
折疊直流電動機
導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩,這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機里稱為電磁轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向,企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩(例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負載轉(zhuǎn)矩),電樞就能按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。
圖1.3 直流電動機的原理模型
當電樞轉(zhuǎn)了180°后,導體 cd轉(zhuǎn)到 N極下,導體ab轉(zhuǎn)到S極下時,由于直流電源供給的電流方向不變,仍從電刷 A流入,經(jīng)導體cd 、ab 后,從電刷B流出。這時導體cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃螅瑢wab 受力方向是從左向右,產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時針方向。
圖1.4 直流電動機原理模型
因此,電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動,由于換向器配合電刷對電流的換向作用,直流電流交替地由導體 ab和cd 流入,使線圈邊只要處于N 極下,其中通過電流的方向總是由電刷A 流入的方向,而在S 極下時,總是從電刷 B流出的方向。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向,從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩,使電動機能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動機的工作原理。
有無刷分類
1.無刷直流電動機:無刷直流電動機是將普通直流電動機的定子與轉(zhuǎn)子進行了互換。其轉(zhuǎn)子為永久磁鐵產(chǎn)生氣隙磁通:定子為電樞,由多相繞組組成
直流電動機
直流電動機
。在結(jié)構(gòu)上,它與永磁同步電動機類似。
無刷直流電動機定子的結(jié)構(gòu)與普通的同步電動機或感應電動機相同.在鐵芯中嵌入多相繞組(三相、四相、五相不等).繞組可接成星形或三角形,并分別與逆變器的各功率管相連,以便進行合理換相。轉(zhuǎn)子多采用釤鈷或釹鐵硼等高矯頑力、高剩磁密度的稀土料,由于磁極中磁性材料所放位置的不同.可以分為表面式磁極、嵌入式磁極和環(huán)形磁極。由于電動機本體為永磁電機,所以習慣上把無刷直流電動機也叫做永磁無刷直流電動機。
芯片功能
折疊實驗與結(jié)論
為了更好的驗證前面理論的可行性及安全性,按設計進行了實驗。
4.1 準備
實驗 的 主 要 部 分 _ 控 制 電 路,設 計 為 MC33035 和MC33039 所組成的閉環(huán)系統(tǒng)。由于實驗條件的限制,我們對實驗電路作了一些必要的調(diào)整,這些調(diào)整并沒有影響系統(tǒng)的功能以及實驗的結(jié)果。
首先要作調(diào)整的是電源。試驗中選用的電機是三相六極電機,n0 = 1500r/min, I0 = 10A, U0 = 50V 。在供電電源和 MC33035 的 腳 17 之 間 加 入 LM317 穩(wěn) 壓 三 端 以 保證MC33035的Vcc在許可的范圍內(nèi)。LM317 是 50V 輸入、 15V 輸出的穩(wěn)壓三端。它的基本電路結(jié)構(gòu),如圖 5 示。
其次,該閉環(huán)速度控制系統(tǒng)中,用 3 個霍爾集成電路作轉(zhuǎn)子位置傳感器。用 MC33035 的腳 8 參考電壓(6.24V)作為它們 的 電 源。霍 爾 集 成 電 路 輸 出 信 號 送 至 MC33039 和MC33035。實驗中的電動機是六極的,從 MC33039 的腳 5 輸
出的脈沖數(shù)是電動機每一轉(zhuǎn)輸出的 3×6 = 18 個脈沖。按電動機的最高轉(zhuǎn)速來選擇定時元件。實驗中電動機的最高轉(zhuǎn)速為1500r/min即 1500/60 = 25r/s 。此時每秒輸出脈沖數(shù)是 25×18 = 450個。即其頻率為 450Hz,周期約為 2.2ms 。由 MC33039 說明書,取定時元件參數(shù) R1=1MΩ,C1 = 750PF,單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生脈沖寬度為 95µs 。腳 8 接 MC33035 的基準電壓。腳 5 輸出經(jīng)電阻 R3 接 MC33035 的腳 12 ,即誤差放大反相輸入端。放大器此時增益為 10,電容C3, 起濾波平滑作用。MC33035 振蕩器參數(shù):R2 =5.1kΩ,C2 = 0.01µF,PWM 頻率約為 24kHz 。
另外,因無法做成圖 1 所示的 NPN-PNP 逆變橋。故用了 N 溝道的 VMOS 管,可組成六路逆變橋的電路,由于上側(cè)驅(qū)動信號只能直接驅(qū)動 p 溝道的 VMOS 管而下側(cè)可直接驅(qū)動 N 溝道的 VMOS 管。因而上橋臂與逆變橋之間的電路中加入反相器將驅(qū)動信號變非即可。組成后的電路圖,如圖 6 示。
4.2 實驗結(jié)論
在電機實際操作之前,以手動方式轉(zhuǎn)動電機,用萬用表測量電機上設置的霍爾傳感器的三路輸出信號與 MC33035 輸出信號真值表是否一致。實驗結(jié)果,如表 2 示。
手動工作的結(jié)果:實驗所得與理論真值表一致。
電機在電源驅(qū)動情況下的實驗波形,如圖7、8示。
兩圖中的上側(cè)曲線均為傳感器輸出的 SB ,圖 7的下側(cè)曲線為Sc ,圖 8 的下側(cè)曲線為 SA。對照可知,實驗輸出與理論相符。
測量電流波形時,首先,將一驅(qū)動電動機逆變器的主回路引出,在電線上裝置電流傳感器,再接入一 5Ω的測量電阻后接地。然后以示波器測量電流傳感器的電流,即流經(jīng)電阻的波形,即電機電流波形。如圖 9 示。
可是,圖 9 中的波形并不與理論。只是在周期內(nèi)的分布有點相同,但波形上區(qū)別較大。這是由于電機處于空載運行所致。因為在實驗中,無刷電機是運行在空載狀態(tài),逆變器的每一次換相,帶來的沖擊電流大于滿載狀態(tài)時,沒有負載消耗平緩電流的波動。
接著做起動加速運行的波形測試。實驗以某一 MC33035 的上側(cè)驅(qū)動輸出和 MC33035 的 fout 為實驗對象。測得的波形,如圖 10, 示。
理論上這一波形應該是上側(cè)輸出的波形不因速度控制器的變動而改變,而 fout 波形則應該隨速度控制器的變動而改變一周期內(nèi)脈沖的數(shù)量,從而改變電動機兩端的平均電壓,改變電動機轉(zhuǎn)速。
但由于試驗中的種種客觀原因,導致了顯示的波形出現(xiàn)了缺相的現(xiàn)象。但圖中仍可看到下側(cè)的驅(qū)動波每一周期的脈沖數(shù)量逐漸增加,即電機加速。
在故障測試中,用一電位器接入控制電路的電源輸入端,改變控制電路的電源電壓 Vcc ,看電路對故障信號的反應。在試驗過程中,電源電壓 Vcc 從 15V 不斷被調(diào)低 ,當?shù)竭_ 10.5V 左右時,報警電路驅(qū)動 LED 點亮,故障報警。
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