【直(zhi)(zhi)流電(dian)動(dong)機】直(zhi)(zhi)流電(dian)動(dong)機工作原理 直(zhi)(zhi)流電(dian)動(dong)機和交流電(dian)動(dong)機區(qu)別

直流電動機工作原理

直流電機是(shi)根據通電流(liu)(liu)(liu)的(de)導體在磁(ci)(ci)(ci)場中會(hui)受力的(de)原理(li)來工作(zuo)的(de)。既電工基礎中的(de)左手定(ding)則。電動機的(de)轉子(zi)上(shang)繞有線圈(quan)(quan)(quan)，通入(ru)電流(liu)(liu)(liu)，定(ding)子(zi)作(zuo)為磁(ci)(ci)(ci)場線圈(quan)(quan)(quan)也通入(ru)電流(liu)(liu)(liu)，產(chan)生(sheng)定(ding)子(zi)磁(ci)(ci)(ci)場，通電流(liu)(liu)(liu)的(de)轉子(zi)線圈(quan)(quan)(quan)在定(ding)子(zi)磁(ci)(ci)(ci)場中，就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)電動力，推動轉子(zi)旋轉。轉子(zi)電流(liu)(liu)(liu)是(shi)通過整流(liu)(liu)(liu)子(zi)上(shang)的(de)碳刷連接到直流(liu)(liu)(liu)電源的(de)。

直(zhi)流(liu)無刷電(dian)機(ji)的控(kong)(kong)制原(yuan)理(li)，要讓(rang)電(dian)機(ji)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動起來，首先(xian)控(kong)(kong)制部(bu)就必須根據(ju)hall-sensor感應到的電(dian)機(ji)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子所在位置，然(ran)后依(yi)照(zhao)定子繞線決定開(kai)啟(qi)(或關閉(bi))換流(liu)器(inverter)中功(gong)(gong)率(lv)晶體(ti)管(guan)(guan)的順(shun)(shun)序，inverter中之AH、BH、CH(這些(xie)稱為(wei)上臂(bei)功(gong)(gong)率(lv)晶體(ti)管(guan)(guan))及(ji)AL、BL、CL(這些(xie)稱為(wei)下臂(bei)功(gong)(gong)率(lv)晶體(ti)管(guan)(guan))，使電(dian)流(liu)依(yi)序流(liu)經電(dian)機(ji)線圈產生順(shun)(shun)向(xiang)(或逆向(xiang))旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)場，并與(yu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子的磁(ci)鐵相(xiang)互作用，如此就能使電(dian)機(ji)順(shun)(shun)時/逆時轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動。當電(dian)機(ji)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動到hall-sensor感應出另(ling)一組信號的位置時，控(kong)(kong)制部(bu)又再開(kai)啟(qi)下一組功(gong)(gong)率(lv)晶體(ti)管(guan)(guan)，如此循環(huan)電(dian)機(ji)就可(ke)以依(yi)同一方向(xiang)繼續轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動直(zhi)到控(kong)(kong)制部(bu)決定要電(dian)機(ji)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子停止則(ze)關閉(bi)功(gong)(gong)率(lv)晶體(ti)管(guan)(guan)(或只開(kai)下臂(bei)功(gong)(gong)率(lv)晶體(ti)管(guan)(guan))；要電(dian)機(ji)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子反向(xiang)則(ze)功(gong)(gong)率(lv)晶體(ti)管(guan)(guan)開(kai)啟(qi)順(shun)(shun)序相(xiang)反。

基本上功(gong)率(lv)晶體管的(de)(de)開(kai)(kai)(kai)法可舉例如下(xia)：AH、BL一(yi)(yi)(yi)組(zu)→AH、CL一(yi)(yi)(yi)組(zu)→BH、CL一(yi)(yi)(yi)組(zu)→BH、AL一(yi)(yi)(yi)組(zu)→CH、AL一(yi)(yi)(yi)組(zu)→CH、BL一(yi)(yi)(yi)組(zu)，但(dan)絕不能開(kai)(kai)(kai)成AH、AL或(huo)(huo)BH、BL或(huo)(huo)CH、CL。此外因為電子零件總有(you)開(kai)(kai)(kai)關(guan)的(de)(de)響(xiang)應時(shi)間(jian)(jian)，所以功(gong)率(lv)晶體管在關(guan)與開(kai)(kai)(kai)的(de)(de)交錯時(shi)間(jian)(jian)要將零件的(de)(de)響(xiang)應時(shi)間(jian)(jian)考慮進去，否則當上臂(bei)(bei)(或(huo)(huo)下(xia)臂(bei)(bei))尚未完全(quan)關(guan)閉，下(xia)臂(bei)(bei)(或(huo)(huo)上臂(bei)(bei))就(jiu)已開(kai)(kai)(kai)啟(qi)，結(jie)果就(jiu)造成上、下(xia)臂(bei)(bei)短路而使功(gong)率(lv)晶體管燒毀。

當(dang)電機(ji)轉動起(qi)來(lai)，控制部會(hui)再(zai)根據驅動器設定的(de)速度及(ji)加(jia)/減速率所組(zu)成(cheng)的(de)命令(Command)與(yu)hall-sensor信(xin)號變化的(de)速度加(jia)以比對(或由(you)軟件(jian)運(yun)算)再(zai)來(lai)決定由(you)下一組(zu)(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)開(kai)(kai)關(guan)導通，以及(ji)導通時間(jian)長(chang)短(duan)。速度不(bu)夠則(ze)(ze)開(kai)(kai)長(chang)，速度過頭(tou)則(ze)(ze)減短(duan)，此部份(fen)工作就由(you)PWM來(lai)完成(cheng)。PWM是決定電機(ji)轉速快或慢的(de)方式，如(ru)何產(chan)生(sheng)這(zhe)樣的(de)PWM才(cai)是要達(da)到(dao)較精準速度控制的(de)核心。

高(gao)轉(zhuan)速(su)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)必(bi)須考(kao)(kao)慮(lv)到系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)CLOCK 分辨率(lv)是(shi)否(fou)足以(yi)掌(zhang)握處理(li)軟件指令的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間，另外對于hall-sensor信(xin)號變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)資料(liao)存取(qu)方式也影響到處理(li)器效能(neng)與(yu)判定正確性、實時(shi)性。至于低(di)轉(zhuan)速(su)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)尤其是(shi)低(di)速(su)起動則因為回(hui)(hui)傳(chuan)的(de)(de)(de)(de)(de)hall-sensor信(xin)號變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)變(bian)(bian)(bian)(bian)得(de)(de)更慢，怎(zen)樣擷取(qu)信(xin)號方式、處理(li)時(shi)機(ji)以(yi)及根(gen)據電(dian)(dian)機(ji)特性適當配置控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)參數值(zhi)就(jiu)(jiu)顯得(de)(de)非常重要。或者速(su)度(du)回(hui)(hui)傳(chuan)改變(bian)(bian)(bian)(bian)以(yi)encoder變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)為參考(kao)(kao)，使(shi)信(xin)號分辨率(lv)增加以(yi)期(qi)得(de)(de)到更佳的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。電(dian)(dian)機(ji)能(neng)夠運轉(zhuan)順暢而且(qie)響應良好，P.I.D.控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)恰當與(yu)否(fou)也無法忽視。之前(qian)提到直(zhi)流無刷(shua)電(dian)(dian)機(ji)是(shi)閉回(hui)(hui)路控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，因此回(hui)(hui)授信(xin)號就(jiu)(jiu)等于是(shi)告訴控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)部(bu)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)距離目標速(su)度(du)還差多少，這就(jiu)(jiu)是(shi)誤差(Error)。知道了(le)誤差自(zi)然(ran)就(jiu)(jiu)要補償(chang)，方式有傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)(de)工程控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)如P.I.D.控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。但控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)狀態及環境其實是(shi)復雜多變(bian)(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)，若要控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)堅固耐用(yong)則要考(kao)(kao)慮(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)因素恐怕不是(shi)傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)(de)工程控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)能(neng)完全(quan)掌(zhang)握，所以(yi)模糊控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)、專家系(xi)統及神(shen)經網絡也將被納入成為智能(neng)型P.I.D.控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)重要理(li)論(lun)。

直流電動機和交流電動機區別

從結(jie)(jie)(jie)構上(shang)說，直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)(dian)機(ji)的原理相對簡單，但結(jie)(jie)(jie)構復雜(za)，不便(bian)于(yu)維護。而交流(liu)(liu)電(dian)(dian)機(ji)原理復雜(za)但結(jie)(jie)(jie)構相對簡單，而且比直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)(dian)機(ji)便(bian)于(yu)維護。

直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)(ji)是通過(guo)電(dian)(dian)刷(shua)和換向器把(ba)電(dian)(dian)流引入(ru)轉(zhuan)子(zi)(zi)電(dian)(dian)樞中(zhong)(zhong)，從(cong)而使轉(zhuan)子(zi)(zi)在(zai)(zai)定(ding)子(zi)(zi)磁場(chang)中(zhong)(zhong)受力(li)而產生(sheng)(sheng)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)。交流電(dian)(dian)機(ji)(ji)（以常用(yong)的交流異步電(dian)(dian)動機(ji)(ji)為例）是把(ba)交流電(dian)(dian)通入(ru)定(ding)子(zi)(zi)繞組，從(cong)而在(zai)(zai)定(ding)轉(zhuan)子(zi)(zi)氣隙中(zhong)(zhong)產生(sheng)(sheng)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)磁場(chang)，旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)磁場(chang)在(zai)(zai)轉(zhuan)子(zi)(zi)繞組中(zhong)(zhong)產生(sheng)(sheng)感應電(dian)(dian)流，進而使轉(zhuan)子(zi)(zi)在(zai)(zai)定(ding)子(zi)(zi)磁場(chang)中(zhong)(zhong)受力(li)產生(sheng)(sheng)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)。

1、直流特點：

（一(yi)）調速(su)性能好。所謂“調速(su)性能”，是指電動機在一(yi)定負載(zai)的(de)條件下，根(gen)據需要，人為地(di)改變電動機的(de)轉速(su)。直流電動機可以在重負載(zai)條件下，實現均(jun)勻、平滑(hua)的(de)無(wu)級調速(su)，而且(qie)調速(su)范圍較寬。

（二）起動力(li)矩大。可以均勻而(er)經(jing)濟地實現轉(zhuan)速(su)調節。因此，凡是在(zai)重負載下起動或要求(qiu)均勻調節轉(zhuan)速(su)的(de)機械(xie)。

例如大型可逆軋鋼機(ji)、卷(juan)揚機(ji)、電力機(ji)車(che)、電車(che)等(deng)，都用直(zhi)流(liu)直(zhi)流(liu)電動機(ji)電動機(ji)拖動。

2、交流特點：

交流電(dian)動機的工作效率較高，又沒有煙(yan)塵、氣味，不(bu)污染環境，噪(zao)聲(sheng)也較小。由于它的一系列優點，所以(yi)在工農業生產、交通運輸(shu)、國防、商(shang)業及家(jia)用電(dian)器、醫療電(dian)器設(she)備等各方(fang)面廣(guang)泛應用。