永磁式换向器直流电机

1、直流电机控制电路专辑一4永磁式换向器直流电机，是应用很广泛的一种。只要在它上面加适当电压。 电机就转动。图9是这种电机的符号和简化等效电路。工作原理加j(濟电压阳匚一連度国9直探禾醯电机的符号和等效电路这种电机由定子、转子、换向器(又称整流子)、电刷等组成，定子用作产生 磁场。转于是在定子磁场作用下，得到转矩而旋转起来。换向器及时改变了电流 方向，使转子能连续旋转下去。也就是说，直流电压加在电刷上，经换向器加到 转子线圈，流过电流而产生磁场，这磁场与定子的固定磁场作用， 转子被强迫转 动起来。当它转动时，由于磁场的相互作用，也将产生反电动势，它的大小正比 于转子的速度，方向和所加的直流电压相反

2、。图 9(b)给出了等效电路。Rw代表 转子绕组的总电阻，E代表与速度相关的反电动势永磁式换流器电机的特点当电机负载固定时，电机转速正比于所加的电源电压。当电机直流电源固定时，电机的工作电流正比于转予负载的大小。加于电机的有效电压，等于外加直流电压减去反电动势。因此当用固定电 压驱动电机时，电机的速度趋向于自稳定。因为负载增加时，转子有慢下来的倾 向，于是反电动势减少，而使有效电压增加，反过来又将使转子有快起来的倾向， 所以总的效果使速度稳定当转子静止时，反电动势为零，电机电流最大。其最大值等于V/ Rw这儿V是电源电压)。最大电流出现在刚起动的条件。转子转动的方向，可由电机上所加电压的极性来

3、控制。体积小，重量轻。起动转矩大由于具备上述的那些特点，所以在医疗器械、小型机床、电子仪器、计算机、 气象探空仪、探矿测井、电动工具、家用电器及电子玩具等各个方面，都得到广 泛的应用。对这种永磁式电机的控制，主要有电机的起停控制、方向控制、可变速度控 制和速度的稳定控制。1、电机的起/停控制电机的起/停控制，最简单最原始的方法是在电机与电源之间， 加一机械开 关。或者用继电器的触点控制。大家都比较熟悉，故不举例。现在比较流行的方法，是用开关晶体管来代替机械开关， 无触点、无火花干 扰，速度快。电路如图10(a)所示。当输入端为低电平时，开关晶体管 Q1截止, 电机无电流而处于停止状态。如果输入

4、端为高电平时，Q1饱和导通，电机中有电流，因此电机起动运转。图中二极管D1和D2是保护二极管，防止反电动势损坏晶体管。电容C1是消除射频干扰而外加的。R1基极限流电阻，限制Q1的基 极电流。在6V电源时，基极电流不超过52mA在这种情况下，Q1提供电机的最 大电流为1A左右。ma)曲用晶悴管控制电机启停増强灵敏度图10(a)的电路，因基极电流需外部驱动电路。如果再增加一级缓冲放大，如图10(b)的电路,驱动电流减少到2mA。R3限制Q1的基极电流到安全值。其他元件作用与(a)图中相同。2、电机的方向控制水磁式换流器电机的转动方向，可以用改变电源极性的方法，使电机反转。如果用正、负双极性电源，可

5、用一个单刀进行转换，如图11(a)所示。因为电机的电流直接通过开关，容易烧坏开关接点。所以可以改用功率开关晶体管来代替机械开关，就可以克服上述缺点。 电路如图11(b)所示。简单开关心)晶体管开关(小单边镉入晶体管开关11电机方內控制电路工作原理：当开关 SW1置于 正转”位时，Q1和Q3的基极加上偏流；Q2和Q4的 偏置电路被断开。所以 Q1和Q3导通，Q2和Q4截止。电流从 V Q3发射极宀Q3集电 极t电机正端t电机负端t地形成回路，此时电机正转。同理，如果 SW1置于反转位置时，Q2和Q4得到偏流而导通；01和Q3截止。电流从电源地端 t电机负端t电机正端tQ4 集电极tQ4发射极t电

6、源负端形成回路，故电机电源与上述情况相反，因此电机反转。而SW1置于断时，电机停止转动图11(b)电路中SW1要转接正、负电源。在接口电路的应用中，用电子开关来代替SW1就比较困难。为了克服这个缺点，可用图 11(c)的电路加以改进。图 11(c)中的SW1就很容易 用电子开关来代替。在这个电路中， SW1置于 正转”位置时，Q1和Q3导通，Q2和Q4截 止。SW1置于 反转”位置时，Q2和Q4导通，Q1和Q3截止。3、单极性电源的方向控制如果电源为单极性，那么控制方向的开关就要双刀三掷。如图12(a)所示。不过用晶体管连接为桥式电路，也是最基本和最通用的形式。电路如图12(b)所示。正转 注

7、OIP-QI. 04-MIMS(G简单开关晶萍管开关 独立起/停开关单极性电源电机方同的控制正转从电路中可以看出，当 SW1置于 正转”位置时，Q1和Q4导通，Q2和Q3截止。当 SW1置于 反转”位置时，Q2和Q3导通，Q1和Q4截止。二极管 D1 D4是保护电路，防 止电机反电动势可能损坏晶体管。图12(c)为图12(b)的改进电路。它使SW1只控制正转/反转， 而SW2只控制电机的起 停。用简图指出了电路中的关键点。Q1或Q2总有一个是接通的， Q3或Q4是起通/断作用。当电路被断开时，电机电流经 Q1 D2或Q2 D1环路迅速减少，这是所谓的 飞轮效 应”。如果SW2用脉冲调制的电子开

8、关代替的话，就是需要这种飞轮效应”。电机的速度可 用脉宽控制。这种技术在本文后面将叙述图改电路级图13a晶体管级4WPUTSAOUTPUTS1ld,.01Q2Q304 - 创DM讲1Bc01 01XXXOMXXX01IXX0ONXXOhl10X1.xXXONXX1f i 一pJ1* H 1X0nX L iXONONX表电图12(b)的电路，需要大的驱动电流。如果需要更灵敏的控制电路，可以采用图13(a)的方案。在这个电路中，A、B、C和D的四个输入端，只需要几毫安的驱动电流。这个电路也可以像图13(b)那样，用人工进行控制。图中用 CMOS集成电路 CD4052B，作双刀四路双向开关。逻辑电平

9、 “0或逻辑电平“ 1加到A或B的输入端。正转/反转，起动/停止 是相互独立的。这个电路也具有 飞轮效应”。图13(a)和图3(c)的电路工作的逻辑真值表如 表4列出4、电机的速度控制直流电机的转速与所加的电压有效值成正比。图14是12V直流电机的可变电压速度控制。图中Q1和Q2是复合管射极跟随器，电机的直流电压可从 0V变到12v。这种电路的特点是：在中速和高速时，速度的控制和自动调节的性能很好。但是低速和慢启动特性比较差。用开关方式或脉宽调制，可以获得非常好的速度控制性能。电路图如15所示。 图中IC1作为50Hz的无稳多谐振荡器，它产生一个矩形波输出，占空比可变从20比1到1比20,由RV1进行调节。这个波形经过Q1和Q2送到电机，电机上的电