直流电机的原理与驱动

视频讲解

一、实物图

二、原理图

 

L298N

是一款接受高电压的电机驱动器,直流电机和步进电机都可以驱动。一片驱动芯片可同时控制两个直流减速电机做不同动作,在6V到46V的电压范围内,提供2安培的电流,并且具有过热自断和反馈检测功能。L298N可对电机进行直接控制,通过主控芯片的I/O输入对其控制电平进行设定,就可为电机进行正转反转驱动,操作简单、稳定性好,可以满足直流电机的大电流驱动条件。

MX1508

该产品为电池供电的玩具、低压或者电池供电的运动控制应用提供了一种集成的有刷直流马达驱动解决方案。电路内部集成了采用 N 沟和 P 沟功率 MOSFET 设计的 H 桥驱动电路,适合于驱动有刷直流马达或者驱动步进马达的一个绕组。该电路具备较宽的工作电压范围(从 2V 到 9.6V), 最大持续输出电流达到2.1A,最大峰值输出电流达到 3.5A。
该驱动电路内置过热保护电路。通过驱动电路的负载电流远大于电路的最大持续电流时,受封装散热能力限制,电路内部芯片的结温将会迅速升高,一旦超过设定值 (典型值 150℃),内部电路将立即关断输出功率管,切断负载电流,避免温度持续升高造成塑料封装冒烟、起火等安全隐患。内置的温度迟滞电路,确保电路恢复到安全温度后,才允许重新对电路进行控制。

SDC9150

SDC9150 是具有脉冲宽度调制(PWM)功能的直流电机驱动器,峰值输出电流为 3.5A,工作电压上限为 40V。通过外加 PWM 信号到相应输入脚,可以控制直流电机的速度和方向,同时内部同步整流电路会降
低芯片功耗。内部电路保护包括过电流保护,电机引线对地或电源短路保护,热关断保护,欠压监控和交越电流保护。

三、简介

直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类,其中自励又分为并励、串励和复励3种。
当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时,电枢表面的N极下导体可以流过相同方向的电流,根据左手定则导体将受到逆时针方向的力矩作用;电枢表面S极下部分导体也流过相同方向的电流,同样根据左手定则导体也将受到逆时针方向的力矩作用。这样,整个电枢绕组即转子将按逆时针旋转,输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。由定子和转子组成,定子:基座,主磁极,换向极,电刷装置等;转子(电枢):电枢铁心,电枢绕组,换向器,转轴和风扇等。

组成

分为两部分:定子与转子。注意:不要把换向极与换向器弄混淆了。
定子包括:主磁极,机座,换向极,电刷装置等。
转子包括:电枢铁芯,电枢(shu)绕组,换向器,轴和风扇等。

有无刷分类

一、调速方式的区别

实际上两种电机的控制都是调压,只是由于无刷直流采用了电子换向,所以要有数字控制才可以实现了,而有刷直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等传统模拟电路都可以控制,比较简单。

1、有刷马达调速过程是调整马达供电电源电压的高低。调整后的电压电流通过整流子及电刷地转换,改变电极产生的磁场强弱,达到改变转速的目的。这一过程被称之为变压调速。

2、无刷马达调速过程是马达的供电电源的电压不变,改变电调的控制信号,通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率,来实现转速的改变。这一过程被称之为变频调速。

二、性能差异

1、有刷电机结构简单、开发时间久、技术成熟

早在十九纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机在交流电产生以后得到了广泛的应用。但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。尤其是直流无刷电机一直无法投入商业运营,伴随着电子技术的日新月异,直至近几年才慢慢投入商业运营,就其实质来说依然属于交流电机范畴。

无刷电机诞生不久,人们就发明了直流有刷电机。由于直流有刷电机机构简单,生产加工容易,维修方便,容易控制;直流电机还具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,所以一经问世就得到了广泛应用。

2、直流有刷电机响应速度快,起动扭矩大

直流有刷电机起动响应速度快,起动扭矩大,变速平稳,速度从零到最大几乎感觉不到振动,起动时可带动更大的负荷。无刷电机起动电阻大(感抗),所以功率因素小,起动扭矩相对较小,起动时有嗡嗡声,并伴随着强烈震动,起动时带动负荷较小。

3、直流有刷电机运行平稳,起、制动效果好

有刷电机是通过调压调速,所以起动和制动平稳,恒速运行时也平稳。无刷电机通常是数字变频控制,先将交流变成直流,直流再变成交流,通过频率变化控制转速,所以无刷电机在起动和制动时运行不平稳,振动大,只有在速度恒定时才会平稳。

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