【直(zhi)流電(dian)動(dong)機(ji)】直(zhi)流電(dian)動(dong)機(ji)工作(zuo)原理 直(zhi)流電(dian)動(dong)機(ji)和(he)交流電(dian)動(dong)機(ji)區別

直流電動機工作原理

直流電機是根(gen)據通電(dian)流(liu)(liu)(liu)的導體在磁(ci)(ci)場(chang)中會受力的原(yuan)理來(lai)工作的。既電(dian)工基(ji)礎中的左手(shou)定(ding)則。電(dian)動機的轉子(zi)(zi)(zi)(zi)上繞有(you)線(xian)圈(quan)，通入電(dian)流(liu)(liu)(liu)，定(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)作為磁(ci)(ci)場(chang)線(xian)圈(quan)也通入電(dian)流(liu)(liu)(liu)，產(chan)(chan)生(sheng)定(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)磁(ci)(ci)場(chang)，通電(dian)流(liu)(liu)(liu)的轉子(zi)(zi)(zi)(zi)線(xian)圈(quan)在定(ding)子(zi)(zi)(zi)(zi)磁(ci)(ci)場(chang)中，就會產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)動力，推(tui)動轉子(zi)(zi)(zi)(zi)旋(xuan)轉。轉子(zi)(zi)(zi)(zi)電(dian)流(liu)(liu)(liu)是通過整流(liu)(liu)(liu)子(zi)(zi)(zi)(zi)上的碳刷(shua)連接到直流(liu)(liu)(liu)電(dian)源的。

直流(liu)無(wu)刷電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)控制原理(li)，要讓電(dian)(dian)機(ji)(ji)轉動(dong)起來，首先(xian)控制部(bu)(bu)就必(bi)須根(gen)據hall-sensor感(gan)應(ying)到(dao)的(de)電(dian)(dian)機(ji)(ji)轉子(zi)所在位(wei)置(zhi)(zhi)，然后依照定(ding)子(zi)繞線(xian)決(jue)定(ding)開(kai)(kai)啟(或(huo)(huo)關閉(bi))換流(liu)器(inverter)中(zhong)功率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)管的(de)順(shun)序(xu)，inverter中(zhong)之AH、BH、CH(這些(xie)(xie)稱為上臂功率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)管)及AL、BL、CL(這些(xie)(xie)稱為下臂功率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)管)，使電(dian)(dian)流(liu)依序(xu)流(liu)經(jing)電(dian)(dian)機(ji)(ji)線(xian)圈產生順(shun)向(xiang)(或(huo)(huo)逆向(xiang))旋(xuan)轉磁場，并與轉子(zi)的(de)磁鐵相互(hu)作用，如此就能使電(dian)(dian)機(ji)(ji)順(shun)時/逆時轉動(dong)。當(dang)電(dian)(dian)機(ji)(ji)轉子(zi)轉動(dong)到(dao)hall-sensor感(gan)應(ying)出另一(yi)組信號的(de)位(wei)置(zhi)(zhi)時，控制部(bu)(bu)又再開(kai)(kai)啟下一(yi)組功率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)管，如此循環電(dian)(dian)機(ji)(ji)就可以依同一(yi)方(fang)向(xiang)繼續轉動(dong)直到(dao)控制部(bu)(bu)決(jue)定(ding)要電(dian)(dian)機(ji)(ji)轉子(zi)停止則(ze)(ze)關閉(bi)功率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)管(或(huo)(huo)只開(kai)(kai)下臂功率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)管)；要電(dian)(dian)機(ji)(ji)轉子(zi)反(fan)(fan)向(xiang)則(ze)(ze)功率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)管開(kai)(kai)啟順(shun)序(xu)相反(fan)(fan)。

基本上功(gong)率晶體(ti)管的(de)(de)(de)開(kai)法可舉例如下：AH、BL一組→AH、CL一組→BH、CL一組→BH、AL一組→CH、AL一組→CH、BL一組，但絕不(bu)能開(kai)成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此(ci)外因為電子零(ling)件總有開(kai)關(guan)的(de)(de)(de)響應(ying)時間(jian)，所以功(gong)率晶體(ti)管在關(guan)與開(kai)的(de)(de)(de)交錯時間(jian)要將零(ling)件的(de)(de)(de)響應(ying)時間(jian)考慮(lv)進(jin)去，否則當上臂(或下臂)尚未完全關(guan)閉(bi)，下臂(或上臂)就已(yi)開(kai)啟，結果就造成上、下臂短路而使(shi)功(gong)率晶體(ti)管燒毀。

當電機(ji)轉(zhuan)動起來(lai)(lai)(lai)，控制部會再(zai)根據驅(qu)動器(qi)設定的(de)速(su)(su)度及(ji)加/減(jian)速(su)(su)率(lv)所組成的(de)命令(ling)(Command)與hall-sensor信號變化的(de)速(su)(su)度加以(yi)比(bi)對(或由(you)軟件運算)再(zai)來(lai)(lai)(lai)決定由(you)下(xia)一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)開(kai)關導通(tong)，以(yi)及(ji)導通(tong)時間長(chang)短(duan)。速(su)(su)度不夠則開(kai)長(chang)，速(su)(su)度過頭(tou)則減(jian)短(duan)，此(ci)部份工(gong)作(zuo)就(jiu)由(you)PWM來(lai)(lai)(lai)完成。PWM是(shi)決定電機(ji)轉(zhuan)速(su)(su)快或慢的(de)方式(shi)，如(ru)何產生這(zhe)樣的(de)PWM才是(shi)要達到(dao)較(jiao)精準速(su)(su)度控制的(de)核心。

高轉(zhuan)速(su)(su)(su)的速(su)(su)(su)度(du)控(kong)制(zhi)(zhi)必須考(kao)慮到系統(tong)的CLOCK 分辨率(lv)是(shi)否(fou)足以(yi)(yi)掌握處(chu)理軟(ruan)件指(zhi)令的時間，另外對于hall-sensor信(xin)(xin)(xin)號(hao)變(bian)化(hua)的資(zi)料(liao)存取方式(shi)也(ye)影響到處(chu)理器效能與判(pan)定正確性(xing)、實時性(xing)。至于低轉(zhuan)速(su)(su)(su)的速(su)(su)(su)度(du)控(kong)制(zhi)(zhi)尤其是(shi)低速(su)(su)(su)起動則因為回(hui)傳(chuan)的hall-sensor信(xin)(xin)(xin)號(hao)變(bian)化(hua)變(bian)得更慢，怎樣擷取信(xin)(xin)(xin)號(hao)方式(shi)、處(chu)理時機(ji)以(yi)(yi)及根據電(dian)(dian)機(ji)特性(xing)適當配置控(kong)制(zhi)(zhi)參數值就顯(xian)得非常重(zhong)要(yao)(yao)(yao)。或者速(su)(su)(su)度(du)回(hui)傳(chuan)改變(bian)以(yi)(yi)encoder變(bian)化(hua)為參考(kao)，使信(xin)(xin)(xin)號(hao)分辨率(lv)增加以(yi)(yi)期得到更佳的控(kong)制(zhi)(zhi)。電(dian)(dian)機(ji)能夠運轉(zhuan)順暢而且(qie)響應良好(hao)，P.I.D.控(kong)制(zhi)(zhi)的恰當與否(fou)也(ye)無法忽視。之(zhi)前提到直流(liu)無刷(shua)電(dian)(dian)機(ji)是(shi)閉回(hui)路(lu)控(kong)制(zhi)(zhi)，因此回(hui)授(shou)信(xin)(xin)(xin)號(hao)就等于是(shi)告訴控(kong)制(zhi)(zhi)部電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)(su)(su)距離(li)目標速(su)(su)(su)度(du)還差多少，這就是(shi)誤差(Error)。知道了(le)誤差自然就要(yao)(yao)(yao)補(bu)償，方式(shi)有傳(chuan)統(tong)的工程控(kong)制(zhi)(zhi)如P.I.D.控(kong)制(zhi)(zhi)。但(dan)控(kong)制(zhi)(zhi)的狀態及環(huan)境其實是(shi)復雜(za)多變(bian)的，若要(yao)(yao)(yao)控(kong)制(zhi)(zhi)的堅固耐用(yong)則要(yao)(yao)(yao)考(kao)慮的因素恐(kong)怕不(bu)是(shi)傳(chuan)統(tong)的工程控(kong)制(zhi)(zhi)能完全掌握，所以(yi)(yi)模糊控(kong)制(zhi)(zhi)、專家系統(tong)及神經網絡也(ye)將(jiang)被納入成為智能型P.I.D.控(kong)制(zhi)(zhi)的重(zhong)要(yao)(yao)(yao)理論。

直流電動機和交流電動機區別

從結(jie)(jie)構(gou)上說，直流(liu)電(dian)機的原理(li)相對簡單(dan)(dan)，但(dan)結(jie)(jie)構(gou)復(fu)雜(za)，不便(bian)于維護(hu)。而交流(liu)電(dian)機原理(li)復(fu)雜(za)但(dan)結(jie)(jie)構(gou)相對簡單(dan)(dan)，而且比(bi)直流(liu)電(dian)機便(bian)于維護(hu)。

直流(liu)電(dian)(dian)機是通過電(dian)(dian)刷(shua)和換向器把電(dian)(dian)流(liu)引(yin)入(ru)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子電(dian)(dian)樞(shu)中(zhong)，從而(er)使轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子在(zai)定子磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)中(zhong)受力而(er)產生旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)。交流(liu)電(dian)(dian)機（以(yi)常(chang)用(yong)的交流(liu)異(yi)步電(dian)(dian)動機為例(li)）是把交流(liu)電(dian)(dian)通入(ru)定子繞(rao)組，從而(er)在(zai)定轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子氣隙中(zhong)產生旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)，旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)在(zai)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子繞(rao)組中(zhong)產生感應電(dian)(dian)流(liu)，進而(er)使轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子在(zai)定子磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)中(zhong)受力產生旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)。

1、直流特點：

（一）調(diao)(diao)速(su)(su)性能(neng)好。所謂“調(diao)(diao)速(su)(su)性能(neng)”，是指電動機(ji)在(zai)(zai)一定負載的條件下，根(gen)據(ju)需要，人為地(di)改變電動機(ji)的轉(zhuan)速(su)(su)。直流電動機(ji)可以在(zai)(zai)重(zhong)負載條件下，實現均(jun)勻、平滑的無級(ji)調(diao)(diao)速(su)(su)，而(er)且(qie)調(diao)(diao)速(su)(su)范圍較寬。

（二）起動力(li)矩(ju)大。可(ke)以均(jun)勻而(er)經濟地實現轉速調節。因此，凡是在重負載下起動或要求(qiu)均(jun)勻調節轉速的機(ji)械。

例如大型可逆(ni)軋鋼機(ji)、卷揚機(ji)、電(dian)(dian)力機(ji)車(che)、電(dian)(dian)車(che)等，都用直(zhi)流直(zhi)流電(dian)(dian)動機(ji)電(dian)(dian)動機(ji)拖動。

2、交流特點：

交流電(dian)動機的(de)(de)工(gong)作效率較高，又沒有煙塵(chen)、氣味(wei)，不污染環(huan)境，噪聲也較小(xiao)。由于它的(de)(de)一(yi)系列優點，所以在工(gong)農業(ye)生產(chan)、交通運輸、國(guo)防、商業(ye)及家用(yong)電(dian)器(qi)、醫療電(dian)器(qi)設備等各方面廣泛(fan)應用(yong)。