本文主要是關(guān)于直流電機(jī)的相關(guān)介紹,并著重對直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了詳盡的闡述。
直流電機(jī)
直流電動(dòng)機(jī) 是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分為永磁、他勵(lì)和自勵(lì)3類,其中自勵(lì)又分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)3種。當(dāng)直流電源通過電刷向電樞繞組供電時(shí),電樞表面的N極下導(dǎo)體可以流過相同方向的電流,根據(jù)左手定則導(dǎo)體將受到逆時(shí)針方向的力矩作用;電樞表面S極下部分導(dǎo)體也流過相同方向的電流,同樣根據(jù)左手定則導(dǎo)體也將受到逆時(shí)針方向的力矩作用。這樣,整個(gè)電樞繞組即轉(zhuǎn)子將按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),輸入的直流電能就轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械能。由定子和轉(zhuǎn)子組成,定子:基座,主磁極,換向極,電刷裝置等;轉(zhuǎn)子(電樞):電樞鐵心,電樞繞組,換向器,轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等。
基本構(gòu)造分為兩部分:定子與轉(zhuǎn)子。注意:不要把換向極與換向器弄混淆了定子包括:主磁極,機(jī)座,換向極,電刷裝置等。轉(zhuǎn)子包括:電樞鐵芯,電樞(shu)繞組,換向器,軸和風(fēng)扇等。轉(zhuǎn)子組成直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子部分由電樞鐵芯、電樞、換向器等裝置組成,下面對構(gòu)造中的各部件進(jìn)行詳細(xì)介紹。1.電樞鐵芯部分:其作用是嵌放電樞繞組和顛末磁通,為了下降電機(jī)工作時(shí)電樞鐵芯中發(fā)作的渦流損耗和磁滯損耗。2.電樞部分:作用是發(fā)作電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢,而進(jìn)行能量變換。電樞繞組有許多線圈或玻璃絲包扁鋼銅線或強(qiáng)度漆包線。3.換向器又稱整流子,在直流電動(dòng)機(jī)中,它的作用是將電刷上的直流電源的電流變換成電樞繞組內(nèi)的溝通電流,使電磁轉(zhuǎn)矩的傾向穩(wěn)定不變,在直流發(fā)電機(jī)中,它將電樞繞組溝通電動(dòng)勢變換為電刷端上輸出地直流電動(dòng)勢。換向器由許多片構(gòu)成的圓柱體之間用云母絕緣,電樞繞組每一個(gè)線圈兩端區(qū)分接在兩個(gè)換向片上。直流發(fā)電機(jī)中換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動(dòng)熱變換為電刷間的直流電動(dòng)勢,負(fù)載中就有電流通過,直流發(fā)電機(jī)向負(fù)載輸出電功率,同時(shí)電樞線圈中也肯定有電流通過。它與磁場相互作用發(fā)作電磁轉(zhuǎn)矩,其傾向與發(fā)電機(jī)相反,原想法只需抑制這一磁場轉(zhuǎn)矩才華股動(dòng)電樞改變。因此,發(fā)電機(jī)向負(fù)載輸出電功率的還,從原想法輸出機(jī)械功率,完結(jié)了直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能變換為電能的作用。
直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)有哪些
直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn):
1、起動(dòng)和調(diào)速性能好,調(diào)速范圍廣平滑,過載能力較強(qiáng),受電磁干擾影響小;
2、直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)特性和調(diào)速特性;
3、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩比較大
4、維修比較便宜;
5、直流電機(jī)的直流相對于交流比較節(jié)能環(huán)保。
直流電機(jī)缺點(diǎn):
1、直流電機(jī)制造比較貴,有碳刷 ;
2、與異步電動(dòng)機(jī)比較,直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,使用維護(hù)不方便,而且要用直流電源;
3、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)限制了直流電動(dòng)機(jī)體積和重量的進(jìn)一步減小,尤其是電刷和換向器的滑動(dòng)接觸造成了機(jī)械磨損和火花,使直流電動(dòng)機(jī)的故障多、可靠性低、壽命短、保養(yǎng)維護(hù)工作量大。
4、換向火花既造成了換向器的電腐蝕,還是一個(gè)無線電干擾源,會(huì)對周圍的電器設(shè)備帶來有害的影響。電機(jī)的容量越大、轉(zhuǎn)速越高,問題就越嚴(yán)重。所以,普通直流電動(dòng)機(jī)的電刷和換向器限制了直流電動(dòng)機(jī)向高速度、大容量的發(fā)展。
總結(jié):
通過以上對直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的分析,我們可以發(fā)現(xiàn)直流電機(jī)是種調(diào)速性能好、維修比較便宜、過載能力較強(qiáng),受電磁干擾影響小、,但是制造比較貴,有碳刷、靠性低、壽命短、保養(yǎng)維護(hù)工作量大的電機(jī)設(shè)備。即使直流電機(jī)還有很多不足的地方,但是在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的幫助下,直流電機(jī)一定會(huì)有更好的將來。
直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別
1 直流電機(jī)
1.1 什么是電機(jī)
…
1.2 常見電機(jī)
(1)交流電機(jī):兩相、三相。
(2)直流電機(jī):永磁、勵(lì)磁。
(3)步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)。
1.3 直流電機(jī)詳解
(1)外觀。
(2)接線和工作原理。
(3)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)問題:不能用IO口直接驅(qū)動(dòng)。
1.4 直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)
(1)直流電機(jī)直接接在開發(fā)板的主板的VCC和GND引出接口上看電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng),還可以調(diào)換VCC和GND看電機(jī)是否反轉(zhuǎn)了。
(2)單片機(jī)的IO口是數(shù)字口,本身的驅(qū)動(dòng)能力非常小(最多20mA級(jí)別),這個(gè)驅(qū)動(dòng)能力是帶不動(dòng)電動(dòng)機(jī)的。
(3)一般單片機(jī)需要使用專門的驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)芯片的作用就是把單片機(jī)的小電流的控制信號(hào)轉(zhuǎn)成邏輯上相同的大電流的驅(qū)動(dòng)源。這就是所謂的弱電控制強(qiáng)電。用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),具體的電路分析后面講步進(jìn)電機(jī)時(shí)會(huì)詳細(xì)說。
2 步進(jìn)電機(jī)理論
2.1 什么是步進(jìn)電機(jī)
(1)外觀。
(2)功能特點(diǎn)。
(3)操作接口。
2.2 步長
(1)步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)固有步距角,這個(gè)參數(shù)和步進(jìn)電機(jī)本身有關(guān)。
(2)步進(jìn)電機(jī)一般情況下只能以固有步距角的整數(shù)倍來運(yùn)動(dòng),這一個(gè)固有步距角的移動(dòng)就叫一個(gè)節(jié)拍。
(2)電機(jī)還有個(gè)可以比固有步距角更小的運(yùn)動(dòng)方法,這種方法叫細(xì)分,由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器來支持的。
2.3 相數(shù)
結(jié)論:我們用的是2相步進(jìn)電機(jī)
2.4細(xì)分
…
2.5 極性
(1)單極性。
(2)雙極性。
2.6 拍數(shù)
(1)單相四拍:
A/ B A B/ 正轉(zhuǎn)
B/ A B A/ 反轉(zhuǎn)
時(shí)序:A/ B A B/
四根線上電平
A A/ B B/
0 1 0 0 第1拍
0 0 1 0 第2拍
1 0 0 0 第3拍
0 0 0 1 第4拍
4個(gè)節(jié)拍加起來就是一個(gè)完整的周期,按照這個(gè)周期給步進(jìn)電機(jī)供電,則步進(jìn)電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)步距角。
(2)雙相四拍:
A/B AB AB/ A/B/ 正轉(zhuǎn)
A/B/ AB/ AB A/B 反轉(zhuǎn)
時(shí)序:A/B AB AB/ A/B/
四根線上電平
A A/ B B/
0 1 1 0 第1拍
1 0 1 0 第2拍
1 0 0 1 第3拍
0 1 0 1 第4拍
(3)半步八拍:
A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/ 正轉(zhuǎn)
A/B/ B/ AB/ A AB B A/B A/ 反轉(zhuǎn)
2.7 控制器和驅(qū)動(dòng)器
(1)一套步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)需要三部分:控制器+驅(qū)動(dòng)器+步進(jìn)電機(jī)。
(2)一般情況下:控制器就是單片機(jī),驅(qū)動(dòng)器一般是接在單片機(jī)的IO口上面的專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片(譬如我們開發(fā)板上的TC1508S)。
(3)控制器負(fù)責(zé)產(chǎn)生時(shí)序信號(hào),驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)將時(shí)序信號(hào)轉(zhuǎn)成功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)用。
3 開發(fā)板原理圖分析說明
3.1 原理圖分析
(1)原理圖中INA、INB、INC、IND將來要接單片機(jī)的IO口,單片機(jī)是做控制器的,通過單片機(jī)的IO口給驅(qū)動(dòng)器芯片輸入1或者0的控制信號(hào),控制信號(hào)經(jīng)過TC1117的轉(zhuǎn)換,從OUTA、OUTB、OUTC、OUTD四個(gè)腳輸出具有驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)能力的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
(2)接線:譬如可以用P0端口的4個(gè)引腳(我實(shí)際用P0.0-P0.3)接INA、INB、INC、IND。
(3)輸出端本來符號(hào)是OUTA、OUTB、OUTC、OUTD,但是開發(fā)板上實(shí)際絲印的符號(hào)是;A-、A+、B-、B+。所以這里面有個(gè)對應(yīng)關(guān)系:OUTA對應(yīng)A-、OUTB對應(yīng)A+、OUTC對應(yīng)B-、OUTD對應(yīng)B+。
(4)絲印符號(hào)改變主要是為了對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)上面的符號(hào),讓我們方便接線不會(huì)接錯(cuò)。
(5)結(jié)合之前講的步進(jìn)電機(jī)的原理,可知:A-和A+是一個(gè)相線線圈的2端,B-和B+是另一個(gè)線圈。
4 步進(jìn)電機(jī)編程實(shí)踐
4.1 接線
(1)P0端口的P0.0-P0.3接電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片TC1508S的4個(gè)輸入端。
(2)TC1508S的4個(gè)輸出端接步進(jìn)電機(jī)(按照絲印符號(hào)相對應(yīng)即可)。
(3)根據(jù)上面的接線,實(shí)際得到的接線邏輯是:P0.0和P0.1對應(yīng)一組線圈,而P0.2和P0.3對應(yīng)另一組線圈。
4.2 單相四拍方式驅(qū)動(dòng)
(1)時(shí)序編程:A/ B A B/。
(2)轉(zhuǎn)速控制:轉(zhuǎn)速是由脈沖信號(hào)的頻率控制的,其實(shí)就是delay的時(shí)間。
(3)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。
#include 《reg51.h》
#define TIME 30 // 延時(shí)時(shí)間
sbit APositive = P0^0;
sbit ANegative = P0^1;
sbit BPositive = P0^2;
sbit BNegative = P0^3;
void delay(unsigned char i)
{
unsigned char a, b;
for (a=i; a》0; a--)
for (b=240; b》0; b--);
}
void main(void)
{
while (1)
{
// 循環(huán)內(nèi)實(shí)現(xiàn)1個(gè)周期
// 一個(gè)周期其實(shí)就是各個(gè)節(jié)拍依次排列構(gòu)成的,注意節(jié)拍之間要延時(shí)
/*
// 單相4拍 A/ B A B/
APositive = 0;
ANegative = 1;
BPositive = 0; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 0; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 0;
BPositive = 1; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 0; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 1;
ANegative = 0;
BPositive = 0; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 0; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 0;
BPositive = 0; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 1; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
*/
// 反轉(zhuǎn) A/ B A B/
APositive = 0;
ANegative = 0;
BPositive = 0; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 1; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 1;
ANegative = 0;
BPositive = 0; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 0; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 0;
BPositive = 1; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 0; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 1;
BPositive = 0; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 0; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
}
}123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384
4. 3 雙相四拍方式驅(qū)動(dòng)
A/B AB AB/ A/B/
4.4 半步八拍方式驅(qū)動(dòng)
A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/
#include 《reg51.h》
#define TIME 30 // 延時(shí)時(shí)間
sbit APositive = P0^0;
sbit ANegative = P0^1;
sbit BPositive = P0^2;
sbit BNegative = P0^3;
void delay(unsigned char i)
{
unsigned char a, b;
for (a=i; a》0; a--)
for (b=240; b》0; b--);
}
void main(void)
{
while (1)
{
// 循環(huán)內(nèi)實(shí)現(xiàn)1個(gè)周期
// 一個(gè)周期其實(shí)就是各個(gè)節(jié)拍依次排列構(gòu)成的,注意節(jié)拍之間要延時(shí)
/*
// 雙相4拍 A/B AB AB/ A/B/
APositive = 0;
ANegative = 1;
BPositive = 1; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 0; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 1;
ANegative = 0;
BPositive = 1; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 0; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 1;
ANegative = 0;
BPositive = 0; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 1; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 1;
BPositive = 0; // B負(fù)和B正這兩根線電平只要一樣即可,兩個(gè)1和
BNegative = 1; // 兩個(gè)0效果是一樣的
delay(TIME);
*/
// 半步8拍 A/ A/B B AB A AB/ B/ A/B/
APositive = 0;
ANegative = 1;
BPositive = 0;
BNegative = 0;
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 1;
BPositive = 1;
BNegative = 0;
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 0;
BPositive = 1;
BNegative = 0;
delay(TIME);
APositive = 1;
ANegative = 0;
BPositive = 1;
BNegative = 0;
delay(TIME);
APositive = 1;
ANegative = 0;
BPositive = 0;
BNegative = 0;
delay(TIME);
APositive = 1;
ANegative = 0;
BPositive = 0;
BNegative = 1;
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 0;
BPositive = 0;
BNegative = 1;
delay(TIME);
APositive = 0;
ANegative = 1;
BPositive = 0;
BNegative = 1;
delay(TIME);
}
}
結(jié)語
關(guān)于直流電機(jī)的相關(guān)介紹就到這了,如有不足之處歡迎指正。
評(píng)論
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