马达工作原理与性能特点及应用领域
直流马达的工作原理
直流马达的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
电刷上不加直流电压,用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动,线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线,而在其中感应产生电动势,电动势方向按右手定则确定。由于电枢连续地旋转,,所以,必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线,虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的.线圈内的感应电动势是一种交变电动势,而在电刷A,B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些,是一种方向不变的脉振电动势)。因为,电枢在转动过程中,无论电枢转到什么位置,由于换向器配合电刷的换向作用,电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势,因此,电刷A始终有正极性。同样道理,电刷B始终有负极性,所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多,可使脉振程度减小,就可获得直流电动势。这就是直流马达的工作原理。同时也说明子直流电机实质上是带有换向器的交流发电机。
从基本电磁情况来说,一台直流马达原则上既可工作为电动机运行,也可以作为发电机运行,只是约束的条件不同而已。在直流马达的两电刷端上,加上直流电压,将电能输入电枢,机械能从电机轴上输出,拖动生产机械,将电能转换成机械能而成为电动机,如用原动机拖动直流电机的电枢,而电刷上不加直流电压,则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源,可输出电能,马达将机械能转换成电能而成为发电机。同一台马达,能作电动机或作发电机运行的这种原理.在马达理论中称为可逆原理。
直流和无刷直流马达控制基本原理
直流马达是最常见和成本最低的小型马达,并且广泛用于各种应用。无刷直流马达宣称能提供更高可靠性以及更低噪声和成本,然而到目前为止,它却只能在磁盘或计算机风扇等少数量产应用中取代传统直流马达。在有些应用里,无刷直流马达有多项优点胜过传统电刷马达,比如它以电子组件和传感器取代电刷,不但延长马达寿命和减少维护成本,而且也没有电刷产生的噪音。直流马达的特性使它成为调速系统最容易使用的马达。
二. 直流马达整流子的整流原理
在直流马达中的转子,往往有一个由很多组铜片所组合而成的元件叫作整流子,绕嵌在转子的线圈按一定的规则焊接在各铜片上,并由两个碳刷将转子中产生的电压输出,这个整流子在直流马达中起整流的作用(在电动机中则称它为换向器),其整流原理如下:
当线圈ABCD沿箭头方向旋转时,线圈切割由定子线圈所产生的磁场的磁力线,根据右手定则可知,线圈AB端所产生的电压是负极,CD端所产生的电压是正极,两电刷输出的电压是上负下正。当线圈继续转至即两线圈边位置互换线圈中CD所产生的电压为负极,AB产生的电压为正极,两电刷输出的电压仍是上负下正。由此我们可知,由于上电刷正对应于磁场N极,下电刷正对于磁场S极,所以转子中每个线圈在通过该点时均产生上负下正的电势。所以电刷输出的电压将永远是上负下正。这就是直流马达整流子的整流原理。
步进马达的工作原理
步进马达是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,马达的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给马达加一个脉冲信号,马达则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进马达只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进马达来控制变的非常的简单。
虽然步进马达已被广泛地应用,但是步进马达并不能象普通的直流马达,交流马达在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进马达却非易事,它涉及到机械、马达、电子及计算机等许多专业知识。
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