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直流電機的切換和控制

來源: 發布日期:2019-2-26  10:09:37 點擊:301

小型直流電機可通過開關,繼電器,晶體管或電路“開”或“關”切換,最簡單的電機控制形式為“線性”控制。這種類型的電路使用雙極晶體管作為開關來控制單個電源的電動機。直流電機是如何工作的?通過改變流入晶體管的基極電流量,可以控制電動機的速度,例如,如果晶體管“半路”接通,則只有一半的電源電壓流向電動機。如果晶體管“完全導通”(飽和),則所有電源電壓都會進入電機并且旋轉得更快。然后,對于這種線性控制,電源會不斷地輸送到電機。

直流電機速度控制

上面的簡單開關電路顯示了用于單向(僅一個方向)電動機速度控制的電路。由于直流電機的轉速與其兩端的電壓成正比,我們可以使用晶體管調節該端電壓。

兩個晶體管連接,以控制電動機的主電樞電流?蛇x的續流二極管連接在開關晶體管和電機端子兩端,以防止電機旋轉時產生的任何反電動勢?烧{電位器直接施加到電路輸入端,分別將電機“完全接通”(飽和)或“完全斷開”(切斷)切換來自微控制器或端口。

除了這種基本的速度控制之外,同樣的電路也可用于控制電動機的轉速。通過以足夠高的頻率反復切換電機電流“ON”和“OFF”,電機的速度可以通過改變其標記空間比率在靜止和全速之間變化。這是通過改變“ON”時間(t ON)與“OFF”時間(t OFF)的比例來實現的,這可以使用稱為脈沖寬度調制的過程來實現。

脈沖寬度速度控制

我們之前說過,直流電機的轉速與其端子上的平均(平均)電壓值成正比,并且該值越大,直到最大允許電機電壓,電機旋轉得越快。換句話說,更多電壓更快。通過改變“ON”時間和“OFF”持續時間之間的比率,稱為“占空比”,“標記/空間比”或“占空比”,平均值電動機電壓因此可以改變其轉速。通過改變脈沖寬度,可以控制電動機電壓并因此控制施加到電動機的功率,并且這種類型的控制被稱為脈沖寬度調制。

控制電動機轉速的另一種方法是改變頻率(以及因此控制電壓的時間周期),同時“ON”和“OFF”占空比時間保持恒定。這種類型的控制稱為脈沖頻率調制。

利用脈沖頻率調制,通過施加可變頻率的脈沖來控制電動機電壓,例如,以低頻率或以非常少的脈沖施加到電動機的平均電壓低,因此電動機速度慢。在較高頻率或具有許多脈沖時,平均電動機端子電壓增加并且電動機速度也將增加。

然后,晶體管可用于控制施加到直流電機的功率量,其操作模式為“線性”(改變電機電壓),“脈沖寬度調制”(改變脈沖寬度)或“脈沖頻率”調制“(改變脈沖的頻率)。

反轉直流電機的方向

雖然用單個晶體管控制直流電動機的速度具有許多優點,但它也有一個主要缺點,旋轉方向總是相同的,它是一個“單向”電路。在許多應用中,我們需要在前后兩個方向上操作電機。要控制直流電機的方向,必須反轉施加到電機連接的直流電源的極性,使其軸向相反方向旋轉。

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