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微型直流电机的优点及调速方式


微型直流电机应用在各种电子产品当中,它具有启动方便、调速控制方便等特点,特别是微型直流电机具有大扭矩的优点是交流电机无法代替的。所以微型直流电机代替了大多的交流电机应用。


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微型直流电机在转矩一样的情况下,它的转动惯量会有小惯量、中惯量、大惯量之分,微型直流电机的转动惯量关系到加减速性能,小惯量系统启动、加速制动的性能好,反应也快。微电机的惯量需要与负载惯量匹配(负载惯量最好不大于微电机惯量的5倍),对旋转运动的物体来说,转矩和惯量的关系正如直线运动物体的受力和质量的关系。


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微型直流电机中,以调速控制方便为主要优点,那么直流电机是如何调速控制的呢?


微型直流电机的调速原理是非常简单的,就是通过改变输入电压改变转速,比如用一个12V30000RPM微电机,接入12V的直流电源,微电机就会快速转动,假如将电压降至6V,那么微电机的转速就只有15000RPM了,同理将电压调成24V那么转速也会增加,具体电压调整需要看微电机的参数,如超出额定电压运转,微电机转速虽然会加快,但是,由于电压过大会导致微电机发热或冒烟烧毁。


微型直流电机的转速可以通过公式N=(U-IR)/Kφ来计算


N:转速;

U:电枢电压;

I:电枢电流;

R:电枢电路电阻;

φ:微电机每极磁通量;

K:微电机结构参数。



微型直流电机常见调速方式有降低/提高电压、通过电枢电路串联电阻、减速磁场调速方法。


1. 微电机电压调节控制调速:电枢电路需要有可调节的直流电源,当电压降低时微电机的转速降低,电压加大时,转速增加,这种方式微电机旋转速度稳定,不会出现转速不均匀的情况;


2. 微电机电枢电路串联电阻控制:微电机的串联电阻越大其机械特性就越弱,那么微电机的转速也不稳定,如低速时,串联电阻大,损失能量就越多,功率越低。调速范围会受到到负荷影响;


3. 弱磁调速:直流电机为防止磁路过饱和用的是弱磁而不用强磁,微电机的电压保持在额定值,电枢的电路串联电阻减小,励磁电流和磁通量通过增加励磁电机而减小,就会使微电机的转速增加,机械特性变软。不过在微电机转速上升时,假如负载扭矩依旧是额定的话,那么微电机的功率会超过额定功率值,微电机就会过载运行。


所以微电机弱磁速度被调节时,微电机的负载转矩随着转速的增加而减小,这是恒功率调速,为了防止微电机的转子绕组因为离心力过大损坏,所以弱磁调速微电机的转速不得超过极限。



微型直流电机调速首先要考虑的是直流电压的稳定性,选择稳定的直流电压为微电机供电,通过改变电枢电路的电阻来调速是比较简单、成本低的方法,不过它的缺点是功率低、机械特性软,不能获得宽而平滑的调速功能。所以在低功率、低调速范围的微型电机中应用非常广泛。

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