电机驱动器文化崛起刚刚几年,我很自然地认为大部分人都不熟悉机电控制系统。为此我召开了几次座谈会,这真是有点费劲的事情。但是我认为我有义务就这个话题培训其他人,因为我很少看到高校课程除了简单介绍控制理论之外再做其它讲解。我的目标是深入浅出地介绍无刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装。所有电机都有个概念叫做“换向”,说的是切换电流(用某种方式)以便移动物理转轴的过程。当电流流经线圈时转轴就会移动,从而产生磁场(一般来说,是由永磁体产生的),这个磁场与原有磁场可能相斥,可能相吸。该力导致转子(电机的运动部分)相对于定子(电机的静止部分)而言发生运动。
磁体是换向的一个很好的类比。当把两个磁体放在桌子上同极相对时,它们会相互排斥。当两个同极距离足够远后,它们将停止移动。如果把一个磁体靠近第二个磁体,第二个磁体也会因同性相斥被推远。如果继续这样做,磁体将持续移动,这就是换向的线性示例。有刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装实行机械换向,这意味着电机的物理结构实际上会导致电机换向。电刷与换向器接触,随着电机旋转,电流通过电机线圈,将会使极性交替。这允许定子永磁体产生的磁场,始终与转子产生的磁场相反,因而总能产生力。机械换向表示有刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装只需在电机绕组上施加一些电压即可旋转。
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很多读者在看到本文的标题后很可能正处于迷惑中,因为到现在为止我还没有谈及无刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装。不过,为了解释“无刷”,我需要首先解释电刷用在什么地方。
无刷电机的起源从头来讲也是比较简单的:大部分有刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装的问题都来自于电刷。电刷可能打火花、磨损、产生很强的噪音并产生很大一部分功耗,导致速度被严重限制,且不容易冷却。这意味着您不能在任何易燃物周围、需要长使用寿命、静音或高效率的应用条件下、在任何高速或高功耗系统中使用有刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装。这都是电刷显著的缺点,取消电刷就可以解决这些问题,但是不好的地方是同时消除了机械换向。
缺乏机械换向会造成其它问题,因为电机需要换向。无刷电机使用电气换向,听起来很神奇吗?这种换向方式下,您需要确保电机中的电流始终产生一个可以移动转子的磁场。您需要先知道转子在哪里,才能考虑如何施加电流来移动转子。
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无刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装系统的首个重大结构决策是“有传感器(sensored)”和“无传感器(sensorless)”之分。您需要知道转子在哪的话,有两种方法能帮助您:
• 有传感器法,通常使用霍尔效应传感器或编码器,来探测转子的位置。虽然编码器可以给予非常准确的角度反馈,但这种方法成本很高。霍尔效应传感器是一种很受欢迎的磁传感器。在三相无刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装中,部署三个霍尔效应传感器可以实现简单的六步换向。
• 无传感器法,位置估计通常涉及测量或估计电机旋转时产生的逆电动势(EMF)。逆电动势是个复杂的话题,最好单独讲解。简言之,它是电机线圈上生成的电压,即电机速度及电机负载的函数。无传感器法的本质上是一种估计,通常需要进行复杂的计算。随着电机速度的下降(例如,对于位置控制的伺服电机),无传感器法将变得异常困难,这是因为逆电动势随速度下降。
无刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装系统的第二个重大结构决策是控制方法。如果您知道转子在哪里,需要施加一定的电流来移动转子的话,三相无刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装需要至少六个不同的电位。图 3是一张简图,您可以使用“梯形”、“六步”或“120度”的控制方法来找到无刷开云ios下载(中国)官方网站IOS/安卓/手机APP下载安装换向的方法。
另外一种方法是为电机施加更平滑的电流波形,这称之为“正弦波”控制或“180度”。与梯形控制相比,当与合适的电机配合使用时,这种控制方法能够提高效率,降低噪音。缺点是要实现平滑电压和电流分布,复杂性比较高,通常需要更准确的脉宽调制(PWM)计时器。
在写这篇短文时,我很快就意识到这个主题其实非常宽泛。如磁场定向控制、电机启动、内转子与外转子、极数、Δ(Delta)与Y型绕组,以及许多细节本文无法一一述及。不过,我真心希望您能在读过后,在电机知识方面有所受益。