【直流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機】直流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機工作(zuo)原理(li) 直流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機和交流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機區別

直流電動機工作原理

直流電機是(shi)根據(ju)通電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)導體在(zai)(zai)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)中會受力的(de)(de)原理來工(gong)作的(de)(de)。既(ji)電(dian)(dian)工(gong)基礎中的(de)(de)左手定則。電(dian)(dian)動機(ji)的(de)(de)轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)上繞有(you)線圈(quan)(quan)，通入(ru)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，定子(zi)(zi)(zi)作為(wei)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)線圈(quan)(quan)也通入(ru)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，產生定子(zi)(zi)(zi)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)，通電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)線圈(quan)(quan)在(zai)(zai)定子(zi)(zi)(zi)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)中，就會產生電(dian)(dian)動力，推動轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)旋轉(zhuan)。轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)是(shi)通過整流(liu)(liu)(liu)子(zi)(zi)(zi)上的(de)(de)碳刷連接到直(zhi)流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)源的(de)(de)。

直流無刷電(dian)(dian)機(ji)的(de)控(kong)制(zhi)原理，要(yao)讓電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)動(dong)起來，首先控(kong)制(zhi)部就(jiu)必須根據hall-sensor感(gan)(gan)應到的(de)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子所在位置，然(ran)后(hou)依(yi)(yi)照定(ding)子繞線決(jue)定(ding)開(kai)(kai)(kai)啟(qi)(或關(guan)閉)換流器(inverter)中功率(lv)晶體(ti)管(guan)的(de)順(shun)(shun)序，inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上(shang)臂(bei)(bei)功率(lv)晶體(ti)管(guan))及AL、BL、CL(這些稱為下(xia)臂(bei)(bei)功率(lv)晶體(ti)管(guan))，使(shi)電(dian)(dian)流依(yi)(yi)序流經電(dian)(dian)機(ji)線圈產生順(shun)(shun)向(xiang)(或逆向(xiang))旋轉(zhuan)磁(ci)場，并與轉(zhuan)子的(de)磁(ci)鐵相(xiang)互作用，如(ru)此就(jiu)能使(shi)電(dian)(dian)機(ji)順(shun)(shun)時/逆時轉(zhuan)動(dong)。當電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子轉(zhuan)動(dong)到hall-sensor感(gan)(gan)應出另(ling)一組信(xin)號的(de)位置時，控(kong)制(zhi)部又再(zai)開(kai)(kai)(kai)啟(qi)下(xia)一組功率(lv)晶體(ti)管(guan)，如(ru)此循環電(dian)(dian)機(ji)就(jiu)可(ke)以依(yi)(yi)同一方(fang)向(xiang)繼(ji)續轉(zhuan)動(dong)直到控(kong)制(zhi)部決(jue)定(ding)要(yao)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子停止則關(guan)閉功率(lv)晶體(ti)管(guan)(或只(zhi)開(kai)(kai)(kai)下(xia)臂(bei)(bei)功率(lv)晶體(ti)管(guan))；要(yao)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子反向(xiang)則功率(lv)晶體(ti)管(guan)開(kai)(kai)(kai)啟(qi)順(shun)(shun)序相(xiang)反。

基本上(shang)功率晶(jing)體管(guan)的開(kai)法可舉例如下：AH、BL一(yi)(yi)組(zu)→AH、CL一(yi)(yi)組(zu)→BH、CL一(yi)(yi)組(zu)→BH、AL一(yi)(yi)組(zu)→CH、AL一(yi)(yi)組(zu)→CH、BL一(yi)(yi)組(zu)，但(dan)絕(jue)不(bu)能開(kai)成(cheng)AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因為電(dian)子零(ling)件總(zong)有開(kai)關的響應(ying)時(shi)間(jian)，所以功率晶(jing)體管(guan)在關與開(kai)的交錯時(shi)間(jian)要(yao)將(jiang)零(ling)件的響應(ying)時(shi)間(jian)考慮(lv)進(jin)去，否(fou)則當(dang)上(shang)臂(bei)(或下臂(bei))尚未完全關閉，下臂(bei)(或上(shang)臂(bei))就已開(kai)啟，結果就造成(cheng)上(shang)、下臂(bei)短路而(er)使功率晶(jing)體管(guan)燒毀。

當電機轉動(dong)起來(lai)(lai)，控(kong)制部會再根據驅(qu)動(dong)器(qi)設定(ding)(ding)的速(su)(su)(su)度(du)及加/減速(su)(su)(su)率所組成的命令(Command)與(yu)hall-sensor信(xin)號(hao)變化的速(su)(su)(su)度(du)加以比(bi)對(或(huo)(huo)由軟件運(yun)算)再來(lai)(lai)決定(ding)(ding)由下一組(AH、BL或(huo)(huo)AH、CL或(huo)(huo)BH、CL或(huo)(huo)……)開關導通，以及導通時(shi)間長短。速(su)(su)(su)度(du)不夠則(ze)開長，速(su)(su)(su)度(du)過頭則(ze)減短，此部份工作就(jiu)由PWM來(lai)(lai)完成。PWM是決定(ding)(ding)電機轉速(su)(su)(su)快(kuai)或(huo)(huo)慢(man)的方式，如何產(chan)生這樣的PWM才是要達(da)到較精準速(su)(su)(su)度(du)控(kong)制的核心(xin)。

高轉速(su)的(de)(de)(de)速(su)度控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)必須(xu)考(kao)慮到(dao)系統的(de)(de)(de)CLOCK 分辨(bian)率(lv)是否足以(yi)掌(zhang)握(wo)處(chu)理(li)軟(ruan)件指令(ling)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間，另外對于(yu)hall-sensor信(xin)(xin)號(hao)變化(hua)(hua)的(de)(de)(de)資料存取方式(shi)也(ye)(ye)影響到(dao)處(chu)理(li)器效能(neng)與判(pan)定正確性(xing)、實(shi)時(shi)(shi)性(xing)。至于(yu)低轉速(su)的(de)(de)(de)速(su)度控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)尤其(qi)是低速(su)起動(dong)則因(yin)為回傳(chuan)的(de)(de)(de)hall-sensor信(xin)(xin)號(hao)變化(hua)(hua)變得更(geng)慢，怎樣(yang)擷取信(xin)(xin)號(hao)方式(shi)、處(chu)理(li)時(shi)(shi)機(ji)以(yi)及根據(ju)電(dian)機(ji)特性(xing)適(shi)當(dang)配置控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)參(can)數值就顯得非(fei)常重(zhong)要(yao)(yao)(yao)。或者(zhe)速(su)度回傳(chuan)改(gai)變以(yi)encoder變化(hua)(hua)為參(can)考(kao)，使信(xin)(xin)號(hao)分辨(bian)率(lv)增(zeng)加以(yi)期得到(dao)更(geng)佳的(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。電(dian)機(ji)能(neng)夠運轉順(shun)暢而且響應良好，P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)恰當(dang)與否也(ye)(ye)無法忽視(shi)。之前提到(dao)直(zhi)流無刷電(dian)機(ji)是閉回路控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，因(yin)此(ci)回授信(xin)(xin)號(hao)就等(deng)于(yu)是告訴控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)部(bu)電(dian)機(ji)轉速(su)距離目標速(su)度還差多(duo)少，這就是誤差(Error)。知道(dao)了誤差自然(ran)就要(yao)(yao)(yao)補償，方式(shi)有傳(chuan)統的(de)(de)(de)工程控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)如P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。但(dan)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)狀(zhuang)態及環(huan)境其(qi)實(shi)是復雜多(duo)變的(de)(de)(de)，若要(yao)(yao)(yao)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)堅(jian)固耐用則要(yao)(yao)(yao)考(kao)慮的(de)(de)(de)因(yin)素恐怕不是傳(chuan)統的(de)(de)(de)工程控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)完(wan)全掌(zhang)握(wo)，所(suo)以(yi)模糊控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、專家(jia)系統及神經網絡也(ye)(ye)將被納入(ru)成(cheng)為智(zhi)能(neng)型P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)(yao)理(li)論(lun)。

直流電動機和交流電動機區別

從結(jie)構上說(shuo)，直流電(dian)機(ji)(ji)(ji)的原理(li)相(xiang)對簡單(dan)，但結(jie)構復雜(za)，不便(bian)于維護(hu)。而(er)交流電(dian)機(ji)(ji)(ji)原理(li)復雜(za)但結(jie)構相(xiang)對簡單(dan)，而(er)且比直流電(dian)機(ji)(ji)(ji)便(bian)于維護(hu)。

直流(liu)(liu)電機(ji)是通(tong)過電刷(shua)和(he)換向器把(ba)電流(liu)(liu)引入(ru)(ru)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)電樞中(zhong)，從而(er)使(shi)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)在(zai)(zai)定(ding)子(zi)(zi)磁場中(zhong)受(shou)力而(er)產(chan)(chan)生旋轉(zhuan)(zhuan)。交流(liu)(liu)電機(ji)（以(yi)常用的交流(liu)(liu)異步電動機(ji)為例）是把(ba)交流(liu)(liu)電通(tong)入(ru)(ru)定(ding)子(zi)(zi)繞組，從而(er)在(zai)(zai)定(ding)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)氣隙(xi)中(zhong)產(chan)(chan)生旋轉(zhuan)(zhuan)磁場，旋轉(zhuan)(zhuan)磁場在(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)繞組中(zhong)產(chan)(chan)生感應(ying)電流(liu)(liu)，進而(er)使(shi)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)在(zai)(zai)定(ding)子(zi)(zi)磁場中(zhong)受(shou)力產(chan)(chan)生旋轉(zhuan)(zhuan)。

1、直流特點：

（一(yi)）調速(su)性能(neng)好(hao)。所謂“調速(su)性能(neng)”，是(shi)指電動機(ji)在一(yi)定(ding)負(fu)載的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)，根(gen)據需要，人(ren)為地改(gai)變電動機(ji)的(de)轉速(su)。直流電動機(ji)可以在重負(fu)載條(tiao)件(jian)下(xia)，實現均勻、平滑(hua)的(de)無級調速(su)，而且調速(su)范圍較寬。

（二）起動力矩大。可(ke)以均勻而經濟地實(shi)現轉(zhuan)速調(diao)節。因此，凡是在(zai)重負(fu)載(zai)下(xia)起動或要(yao)求均勻調(diao)節轉(zhuan)速的機械。

例如大型(xing)可逆軋鋼機(ji)、卷揚機(ji)、電(dian)力機(ji)車、電(dian)車等，都用直流直流電(dian)動(dong)機(ji)電(dian)動(dong)機(ji)拖動(dong)。

2、交流特點：

交流電(dian)動機的工(gong)作效率較(jiao)(jiao)高，又沒有煙(yan)塵(chen)、氣味(wei)，不污染(ran)環境，噪聲也較(jiao)(jiao)小。由于它(ta)的一系(xi)列優點，所以在工(gong)農(nong)業生產、交通運(yun)輸(shu)、國(guo)防、商(shang)業及家用電(dian)器(qi)、醫療(liao)電(dian)器(qi)設備(bei)等各(ge)方面廣泛應用。