如何理解直流电机的工作原理和控制策略？

时间： 2024-05-27 来源：TOPPOWER（顶源科技）官网

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工作原理：

洛伦兹力原理：

直流电机中，定子上通电产生磁场，而转子内导体通电后在磁场中受到洛伦兹力的作用，使其产生转动力矩。

转子内的导体通电后会在磁场中受到力的作用，根据洛伦兹力的方向规则，导致转子发生转动。

换向器原理：

为了保持转子持续旋转，需要周期性地改变转子上的导体的电流方向。

这是通过换向器实现的，换向器将直流电源的正负极连接到定子的不同绕组，使得导体在不同方向上通电，从而产生持续的旋转。

磁场和电流交互：

直流电机的运转基于磁场和电流之间的相互作用。通过改变电流的大小和方向，可以调节电机的转速和扭矩。

摩擦和负载：

除了洛伦兹力外，转子还受到摩擦力和负载的影响，这些因素会影响电机的性能和效率。

控制电路解析：

功率电子器件：

控制直流电机的关键是使用功率电子器件（如晶闸管、场效应管等）来控制电流和电压的大小和方向。

PWM调制：

脉冲宽度调制（PWM）是一种常用的控制方法，通过改变脉冲的宽度来控制电机的平均电压，从而调节电机的速度。

电流反馈：

通过电流传感器等装置对电流进行实时监测和反馈，以实现的电流控制，提高电机的稳定性和效率。

速度和位置反馈：

使用编码器、霍尔传感器等装置来实时监测电机的转速和位置，并将反馈信息送回控制电路，以实现闭环控制和的速度/位置调节。

保护和故障检测：

控制电路通常包括过流、过载、过热等保护功能，以及故障检测功能，确保电机在安全范围内运行并及时发现并解决故障。

电源和滤波：

控制电路中还需要适当的电源和滤波器，以确保稳定的电源供应和减少电磁干扰。

串联和并联直流电动机

直流伺服电机框图

直流电动机方向控制

基本双向H桥电路

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