【直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機(ji)】直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機(ji)工作原理 直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機(ji)和交流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機(ji)區(qu)別(bie)

直流電動機工作原理

直流電機是根據通電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)的導體在磁(ci)場(chang)中(zhong)會受力的原理來工(gong)作的。既(ji)電(dian)工(gong)基礎(chu)中(zhong)的左手定(ding)則。電(dian)動(dong)機的轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)上繞有線(xian)圈，通入電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)，定(ding)子(zi)(zi)(zi)作為(wei)磁(ci)場(chang)線(xian)圈也通入電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)，產(chan)生定(ding)子(zi)(zi)(zi)磁(ci)場(chang)，通電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)的轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)線(xian)圈在定(ding)子(zi)(zi)(zi)磁(ci)場(chang)中(zhong)，就會產(chan)生電(dian)動(dong)力，推(tui)動(dong)轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)旋轉(zhuan)。轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)電(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)是通過整流(liu)(liu)(liu)(liu)子(zi)(zi)(zi)上的碳刷連(lian)接(jie)到直流(liu)(liu)(liu)(liu)電(dian)源的。

直流無刷電(dian)(dian)機(ji)的(de)控(kong)制原理，要(yao)讓電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)動(dong)起(qi)來(lai)，首(shou)先控(kong)制部(bu)就必須根(gen)據hall-sensor感應到(dao)的(de)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)所在(zai)位置(zhi)，然后依照定(ding)子(zi)(zi)繞線(xian)決(jue)定(ding)開(kai)(kai)啟(qi)(或關閉)換流器(inverter)中功(gong)(gong)(gong)率(lv)晶(jing)體管(guan)的(de)順(shun)序(xu)，inverter中之AH、BH、CH(這些稱(cheng)為上臂(bei)功(gong)(gong)(gong)率(lv)晶(jing)體管(guan))及AL、BL、CL(這些稱(cheng)為下(xia)臂(bei)功(gong)(gong)(gong)率(lv)晶(jing)體管(guan))，使電(dian)(dian)流依序(xu)流經電(dian)(dian)機(ji)線(xian)圈(quan)產生(sheng)順(shun)向(xiang)(或逆向(xiang))旋轉(zhuan)磁(ci)場，并與轉(zhuan)子(zi)(zi)的(de)磁(ci)鐵相互作用(yong)，如(ru)此就能使電(dian)(dian)機(ji)順(shun)時/逆時轉(zhuan)動(dong)。當(dang)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)動(dong)到(dao)hall-sensor感應出另一(yi)組(zu)(zu)信(xin)號(hao)的(de)位置(zhi)時，控(kong)制部(bu)又再開(kai)(kai)啟(qi)下(xia)一(yi)組(zu)(zu)功(gong)(gong)(gong)率(lv)晶(jing)體管(guan)，如(ru)此循(xun)環電(dian)(dian)機(ji)就可以依同一(yi)方(fang)向(xiang)繼續(xu)轉(zhuan)動(dong)直到(dao)控(kong)制部(bu)決(jue)定(ding)要(yao)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)停止(zhi)則關閉功(gong)(gong)(gong)率(lv)晶(jing)體管(guan)(或只開(kai)(kai)下(xia)臂(bei)功(gong)(gong)(gong)率(lv)晶(jing)體管(guan))；要(yao)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)反(fan)向(xiang)則功(gong)(gong)(gong)率(lv)晶(jing)體管(guan)開(kai)(kai)啟(qi)順(shun)序(xu)相反(fan)。

基本上(shang)功(gong)(gong)率晶(jing)體管(guan)的(de)開(kai)法可舉例如下(xia)：AH、BL一(yi)組(zu)(zu)→AH、CL一(yi)組(zu)(zu)→BH、CL一(yi)組(zu)(zu)→BH、AL一(yi)組(zu)(zu)→CH、AL一(yi)組(zu)(zu)→CH、BL一(yi)組(zu)(zu)，但絕不能開(kai)成(cheng)AH、AL或(huo)(huo)(huo)BH、BL或(huo)(huo)(huo)CH、CL。此外因(yin)為電(dian)子零件總有開(kai)關的(de)響應(ying)時間(jian)，所以功(gong)(gong)率晶(jing)體管(guan)在關與(yu)開(kai)的(de)交錯時間(jian)要將(jiang)零件的(de)響應(ying)時間(jian)考慮(lv)進去，否則當上(shang)臂(bei)(或(huo)(huo)(huo)下(xia)臂(bei))尚(shang)未完全關閉，下(xia)臂(bei)(或(huo)(huo)(huo)上(shang)臂(bei))就已開(kai)啟，結果就造成(cheng)上(shang)、下(xia)臂(bei)短路而使功(gong)(gong)率晶(jing)體管(guan)燒毀。

當電(dian)機轉動起(qi)來(lai)，控(kong)制部(bu)會再(zai)根(gen)據驅動器設定的(de)(de)速(su)度(du)(du)及加(jia)(jia)/減速(su)率(lv)所(suo)組成的(de)(de)命令(Command)與hall-sensor信號變化(hua)的(de)(de)速(su)度(du)(du)加(jia)(jia)以比對(或(huo)(huo)由軟件運算)再(zai)來(lai)決(jue)定由下一(yi)組(AH、BL或(huo)(huo)AH、CL或(huo)(huo)BH、CL或(huo)(huo)……)開(kai)關(guan)導通，以及導通時(shi)間長短。速(su)度(du)(du)不夠則開(kai)長，速(su)度(du)(du)過頭(tou)則減短，此(ci)部(bu)份工作就由PWM來(lai)完(wan)成。PWM是決(jue)定電(dian)機轉速(su)快或(huo)(huo)慢(man)的(de)(de)方式，如(ru)何產(chan)生這樣(yang)的(de)(de)PWM才(cai)是要(yao)達(da)到較精準速(su)度(du)(du)控(kong)制的(de)(de)核心。

高轉速(su)的(de)(de)速(su)度(du)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)必須考慮到系統的(de)(de)CLOCK 分辨(bian)率是(shi)否足以掌握處(chu)(chu)理軟件指令(ling)的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)，另外(wai)對(dui)于hall-sensor信(xin)號變(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)資料存取方式也影響到處(chu)(chu)理器效能與(yu)(yu)判定正(zheng)確性、實時(shi)(shi)性。至于低(di)轉速(su)的(de)(de)速(su)度(du)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)尤(you)其是(shi)低(di)速(su)起動(dong)則因(yin)為(wei)回(hui)傳(chuan)的(de)(de)hall-sensor信(xin)號變(bian)(bian)(bian)化(hua)變(bian)(bian)(bian)得更(geng)(geng)慢，怎樣擷(xie)取信(xin)號方式、處(chu)(chu)理時(shi)(shi)機(ji)(ji)以及根據電(dian)機(ji)(ji)特性適當(dang)配(pei)置控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)參數值就(jiu)顯得非(fei)常重要(yao)。或者(zhe)速(su)度(du)回(hui)傳(chuan)改變(bian)(bian)(bian)以encoder變(bian)(bian)(bian)化(hua)為(wei)參考，使信(xin)號分辨(bian)率增加以期得到更(geng)(geng)佳的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。電(dian)機(ji)(ji)能夠運(yun)轉順暢而且(qie)響應良(liang)好，P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)恰當(dang)與(yu)(yu)否也無(wu)法(fa)忽視。之前(qian)提到直流無(wu)刷電(dian)機(ji)(ji)是(shi)閉(bi)回(hui)路控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，因(yin)此回(hui)授信(xin)號就(jiu)等于是(shi)告訴控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)部電(dian)機(ji)(ji)轉速(su)距離(li)目標速(su)度(du)還差多(duo)(duo)少，這就(jiu)是(shi)誤差(Error)。知道了誤差自(zi)然就(jiu)要(yao)補償，方式有傳(chuan)統的(de)(de)工程控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)如P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。但控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)狀態(tai)及環境其實是(shi)復雜多(duo)(duo)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)，若(ruo)要(yao)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)堅固耐用(yong)則要(yao)考慮的(de)(de)因(yin)素(su)恐(kong)怕不是(shi)傳(chuan)統的(de)(de)工程控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)能完全(quan)掌握，所以模糊控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、專家系統及神經網絡也將(jiang)被納(na)入成為(wei)智能型(xing)P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)重要(yao)理論(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)機的原(yuan)理(li)相對簡單，但(dan)結(jie)構復雜(za)，不便于(yu)維護。而(er)(er)交流電(dian)機原(yuan)理(li)復雜(za)但(dan)結(jie)構相對簡單，而(er)(er)且比直流電(dian)機便于(yu)維護。

直流(liu)(liu)電機(ji)是通(tong)過電刷和換向器把電流(liu)(liu)引入(ru)轉(zhuan)子(zi)電樞中(zhong)，從(cong)而使(shi)轉(zhuan)子(zi)在(zai)定(ding)(ding)子(zi)磁場中(zhong)受(shou)(shou)力而產(chan)生(sheng)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)。交流(liu)(liu)電機(ji)（以常用的(de)交流(liu)(liu)異步電動(dong)機(ji)為例）是把交流(liu)(liu)電通(tong)入(ru)定(ding)(ding)子(zi)繞(rao)(rao)組(zu)，從(cong)而在(zai)定(ding)(ding)轉(zhuan)子(zi)氣隙中(zhong)產(chan)生(sheng)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)磁場，旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)磁場在(zai)轉(zhuan)子(zi)繞(rao)(rao)組(zu)中(zhong)產(chan)生(sheng)感應電流(liu)(liu)，進(jin)而使(shi)轉(zhuan)子(zi)在(zai)定(ding)(ding)子(zi)磁場中(zhong)受(shou)(shou)力產(chan)生(sheng)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)。

1、直流特點：

（一）調速性能好。所謂“調速性能”，是指電動機在(zai)(zai)一定負(fu)載的條件(jian)下(xia)，根(gen)據需要，人為地改變電動機的轉(zhuan)速。直流電動機可(ke)以在(zai)(zai)重負(fu)載條件(jian)下(xia)，實現均勻、平(ping)滑的無級調速，而且(qie)調速范(fan)圍較寬。

（二）起動(dong)力矩大(da)。可以均勻而經(jing)濟(ji)地實(shi)現轉(zhuan)速調節(jie)。因此，凡是在重(zhong)負載下起動(dong)或要求均勻調節(jie)轉(zhuan)速的機(ji)械。

例如大型可(ke)逆軋鋼機、卷揚(yang)機、電(dian)(dian)力機車、電(dian)(dian)車等，都用直流(liu)直流(liu)電(dian)(dian)動機電(dian)(dian)動機拖動。

2、交流特點：

交(jiao)流電(dian)動機的工(gong)作效率較高(gao)，又(you)沒有(you)煙塵、氣味，不污染環境，噪聲也較小。由于它的一系列優點，所以在工(gong)農業生產、交(jiao)通運輸(shu)、國防、商業及家用(yong)電(dian)器(qi)、醫療電(dian)器(qi)設備等各方面廣泛應用(yong)。