【直(zhi)流電動(dong)機(ji)】直(zhi)流電動(dong)機(ji)工作原理 直(zhi)流電動(dong)機(ji)和交流電動(dong)機(ji)區別

直流電動機工作原理

直流電機是(shi)根據通(tong)電(dian)流(liu)(liu)的(de)導體在(zai)磁場中會(hui)受力(li)的(de)原理來工作(zuo)的(de)。既電(dian)工基(ji)礎(chu)中的(de)左手定(ding)則。電(dian)動(dong)機的(de)轉子(zi)(zi)上繞(rao)有線圈(quan)，通(tong)入電(dian)流(liu)(liu)，定(ding)子(zi)(zi)作(zuo)為磁場線圈(quan)也(ye)通(tong)入電(dian)流(liu)(liu)，產(chan)生(sheng)(sheng)定(ding)子(zi)(zi)磁場，通(tong)電(dian)流(liu)(liu)的(de)轉子(zi)(zi)線圈(quan)在(zai)定(ding)子(zi)(zi)磁場中，就會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)動(dong)力(li)，推動(dong)轉子(zi)(zi)旋轉。轉子(zi)(zi)電(dian)流(liu)(liu)是(shi)通(tong)過整流(liu)(liu)子(zi)(zi)上的(de)碳刷連接到直流(liu)(liu)電(dian)源的(de)。

直(zhi)流無刷電機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)控(kong)制(zhi)原理，要(yao)讓(rang)電機(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)動起來，首先控(kong)制(zhi)部(bu)就必須(xu)根據hall-sensor感(gan)(gan)應到(dao)的(de)(de)電機(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)所在位置，然后依照定子(zi)繞(rao)線決定開(kai)(kai)啟(qi)(或關(guan)閉)換流器(inverter)中(zhong)功(gong)率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)的(de)(de)順序(xu)，inverter中(zhong)之AH、BH、CH(這(zhe)些稱(cheng)為上臂功(gong)率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan))及AL、BL、CL(這(zhe)些稱(cheng)為下臂功(gong)率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan))，使電流依序(xu)流經電機(ji)(ji)(ji)線圈(quan)產生順向(xiang)(xiang)(或逆向(xiang)(xiang))旋轉(zhuan)(zhuan)磁(ci)場，并(bing)與轉(zhuan)(zhuan)子(zi)的(de)(de)磁(ci)鐵相互作用，如此(ci)就能使電機(ji)(ji)(ji)順時/逆時轉(zhuan)(zhuan)動。當電機(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)轉(zhuan)(zhuan)動到(dao)hall-sensor感(gan)(gan)應出另一組信號(hao)的(de)(de)位置時，控(kong)制(zhi)部(bu)又再開(kai)(kai)啟(qi)下一組功(gong)率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)，如此(ci)循(xun)環(huan)電機(ji)(ji)(ji)就可以依同一方向(xiang)(xiang)繼續轉(zhuan)(zhuan)動直(zhi)到(dao)控(kong)制(zhi)部(bu)決定要(yao)電機(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)停止則關(guan)閉功(gong)率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)(或只(zhi)開(kai)(kai)下臂功(gong)率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan))；要(yao)電機(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)反(fan)向(xiang)(xiang)則功(gong)率(lv)(lv)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)管(guan)(guan)開(kai)(kai)啟(qi)順序(xu)相反(fan)。

基本(ben)上(shang)功率(lv)晶(jing)體(ti)管的(de)開(kai)法可舉例如下(xia)(xia)(xia)：AH、BL一(yi)組→AH、CL一(yi)組→BH、CL一(yi)組→BH、AL一(yi)組→CH、AL一(yi)組→CH、BL一(yi)組，但(dan)絕(jue)不能開(kai)成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外(wai)因為電子零件總有(you)開(kai)關(guan)的(de)響應(ying)時間(jian)，所以功率(lv)晶(jing)體(ti)管在關(guan)與開(kai)的(de)交錯時間(jian)要將零件的(de)響應(ying)時間(jian)考慮進去，否則當(dang)上(shang)臂(bei)(bei)(或下(xia)(xia)(xia)臂(bei)(bei))尚(shang)未完全關(guan)閉，下(xia)(xia)(xia)臂(bei)(bei)(或上(shang)臂(bei)(bei))就(jiu)已(yi)開(kai)啟(qi)，結果就(jiu)造成上(shang)、下(xia)(xia)(xia)臂(bei)(bei)短路而使功率(lv)晶(jing)體(ti)管燒毀。

當電機轉(zhuan)動起來(lai)，控制(zhi)部(bu)會再根據驅動器設定(ding)的速(su)(su)度(du)及(ji)加/減(jian)速(su)(su)率所組(zu)成(cheng)的命(ming)令(ling)(Command)與hall-sensor信號變化的速(su)(su)度(du)加以比對(或(huo)由軟件(jian)運算)再來(lai)決定(ding)由下(xia)一(yi)組(zu)(AH、BL或(huo)AH、CL或(huo)BH、CL或(huo)……)開關導(dao)(dao)通(tong)，以及(ji)導(dao)(dao)通(tong)時(shi)間長短。速(su)(su)度(du)不夠則開長，速(su)(su)度(du)過頭則減(jian)短，此部(bu)份工作(zuo)就由PWM來(lai)完(wan)成(cheng)。PWM是(shi)(shi)決定(ding)電機轉(zhuan)速(su)(su)快或(huo)慢(man)的方式，如何(he)產生這樣的PWM才是(shi)(shi)要達(da)到較精準速(su)(su)度(du)控制(zhi)的核心。

高轉(zhuan)速(su)的(de)(de)(de)速(su)度(du)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)必須(xu)考(kao)慮到系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)CLOCK 分(fen)辨率(lv)是(shi)否足(zu)以掌(zhang)握處理軟件指令的(de)(de)(de)時(shi)間，另外對于hall-sensor信號(hao)變化的(de)(de)(de)資料存(cun)取方式(shi)也影響到處理器效能(neng)(neng)(neng)與(yu)判定正確性(xing)、實時(shi)性(xing)。至于低轉(zhuan)速(su)的(de)(de)(de)速(su)度(du)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)尤其是(shi)低速(su)起動(dong)則因為回傳(chuan)的(de)(de)(de)hall-sensor信號(hao)變化變得(de)更慢，怎樣(yang)擷取信號(hao)方式(shi)、處理時(shi)機以及根據電(dian)機特(te)性(xing)適當配置控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)參(can)數值就(jiu)顯(xian)得(de)非常重要(yao)。或者(zhe)速(su)度(du)回傳(chuan)改變以encoder變化為參(can)考(kao)，使信號(hao)分(fen)辨率(lv)增加以期得(de)到更佳的(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。電(dian)機能(neng)(neng)(neng)夠運(yun)轉(zhuan)順(shun)暢而(er)且(qie)響應良(liang)好，P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)恰當與(yu)否也無法(fa)忽視。之前提(ti)到直(zhi)流(liu)無刷電(dian)機是(shi)閉(bi)回路(lu)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，因此回授信號(hao)就(jiu)等于是(shi)告訴控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)部電(dian)機轉(zhuan)速(su)距離(li)目標速(su)度(du)還差(cha)(cha)多(duo)少，這就(jiu)是(shi)誤差(cha)(cha)(Error)。知道了誤差(cha)(cha)自然就(jiu)要(yao)補償，方式(shi)有傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)工程(cheng)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)如P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。但控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)狀態及環(huan)境其實是(shi)復雜多(duo)變的(de)(de)(de)，若要(yao)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)堅固耐(nai)用(yong)則要(yao)考(kao)慮的(de)(de)(de)因素恐怕不是(shi)傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)工程(cheng)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)完全(quan)掌(zhang)握，所以模糊(hu)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、專家系(xi)統(tong)及神經(jing)網絡也將被納入成為智能(neng)(neng)(neng)型P.I.D.控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)重要(yao)理論(lun)。

直流電動機和交流電動機區別

從(cong)結(jie)構上說，直流(liu)電機的原理相對簡單，但(dan)結(jie)構復(fu)雜，不便(bian)于維護(hu)。而交流(liu)電機原理復(fu)雜但(dan)結(jie)構相對簡單，而且比直流(liu)電機便(bian)于維護(hu)。

直流(liu)電(dian)(dian)機(ji)是通(tong)過電(dian)(dian)刷和(he)換向器把電(dian)(dian)流(liu)引(yin)入轉(zhuan)(zhuan)子電(dian)(dian)樞中，從而使(shi)轉(zhuan)(zhuan)子在(zai)定(ding)子磁場(chang)(chang)中受(shou)力(li)而產(chan)生旋轉(zhuan)(zhuan)。交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)機(ji)（以常用(yong)的(de)交(jiao)流(liu)異步電(dian)(dian)動機(ji)為例(li)）是把交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)通(tong)入定(ding)子繞(rao)組，從而在(zai)定(ding)轉(zhuan)(zhuan)子氣隙中產(chan)生旋轉(zhuan)(zhuan)磁場(chang)(chang)，旋轉(zhuan)(zhuan)磁場(chang)(chang)在(zai)轉(zhuan)(zhuan)子繞(rao)組中產(chan)生感應電(dian)(dian)流(liu)，進(jin)而使(shi)轉(zhuan)(zhuan)子在(zai)定(ding)子磁場(chang)(chang)中受(shou)力(li)產(chan)生旋轉(zhuan)(zhuan)。

1、直流特點：

（一）調速性能(neng)好。所謂“調速性能(neng)”，是指(zhi)電(dian)動機在一定(ding)負載(zai)的條件下，根(gen)據(ju)需要，人(ren)為地改(gai)變電(dian)動機的轉速。直流電(dian)動機可(ke)以(yi)在重負載(zai)條件下，實現均勻、平(ping)滑的無級調速，而且調速范圍較寬。

（二）起(qi)動力矩大。可以(yi)均勻而經濟地實現轉速(su)調(diao)節。因(yin)此，凡(fan)是(shi)在重負載下起(qi)動或要求均勻調(diao)節轉速(su)的機械。

例(li)如大型可逆(ni)軋鋼機(ji)(ji)、卷揚機(ji)(ji)、電(dian)力機(ji)(ji)車、電(dian)車等，都用直流直流電(dian)動機(ji)(ji)電(dian)動機(ji)(ji)拖(tuo)動。

2、交流特點：

交(jiao)流(liu)電(dian)動機(ji)的(de)工(gong)作效率較高，又沒有煙(yan)塵、氣味，不污(wu)染環境(jing)，噪聲也較小。由于它(ta)的(de)一系(xi)列優點，所以在工(gong)農業生產、交(jiao)通(tong)運輸、國(guo)防、商業及家用(yong)電(dian)器、醫療電(dian)器設備等各方面廣泛應用(yong)。