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直流电动机驱动电路的设计中应该考虑哪几点?

2025/10/24 22:29:08发布22次查看
直流电动机包括定子、转子铁芯、电机转轴、伺服电机绕组换向器、伺服电机绕组、测速电机绕组、测速电机换向器,所述的转子铁芯由矽钢冲片叠压固定在电机转轴上构成。
直流电动机分为有刷和无刷电机。有刷直流电动机——电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),会产生电磁干扰,对环境有要求。因此直流电动机可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
无刷直流电动机——电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。直流电动机免维护不存在碳刷损耗的情况,效率很高,运行温度低噪音小,电磁辐射很小,长寿命,直流电动机可用于各种环境。
直流电动机的关键技术特征是:
1、经电子控制获得类似直流电动机的运行特性,有较好的可控性,宽调速范围。
2、需要转子位置反馈信息和电子多相逆变驱动器。
3、直流电动机本质上是交流电动机,由于没有电刷和换向器的火花、磨损问题,直流电动机可工作于高速,可得到较高的可靠性,工作寿命长,无需经常维护。
4、无刷直流电动机功率因数高,转子无损耗和发热,有较高的效率:有资料对比,7.5kw异步电动机效率为86.4%,同容量的无刷直流电动机效率可达92.4%。
在直流电动机驱动电路的设计中,主要考虑以下几点:
1.功能:直流电动机是单向还是双向转动?需不需要调速?对于单向的直流电动机驱动,只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动直流电动机即可,当直流电动机需要双向转动时,可以使用由4个功率元件组成的h桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速,只要使用继电器即可;但如果需要调速,可以使用三极管,场效应管等开关元件实现pwm(脉冲宽度调制)调速。
2.性能:对于pwm调速的直流电动机驱动电路,主要有以下性能指标。
1)输出电流和电压范围,它决定着电路能驱动多大功率的直流电动机。
2)效率,高的效率不仅意味着节省电源,也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率,可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(h桥或推挽电路可能出现的一个问题,即两个功率器件同时导通使电源短路)入手。
3)对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离,防止有高电压大电流进入主控电路,这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。
4)对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染;大的电流可能导致地线电位浮动。
5)可靠性。直流电动机驱动电路应该尽可能做到,无论加上何种控制信号,何种无源负载,电路都是安全的。
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