文章目錄

• 前言
• 一、直流有刷電機簡介
• 二、直流有刷電機的工作原理
• 三、直流有刷電機的驅(qū)動及仿真
• • 3.1、Matlab/Simulink仿真
  • 3.2、仿真結(jié)果分析
  • 3.3、直流有刷電機的換向控制
  • 3.4、仿真結(jié)果分析
• 總結(jié)

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前言

系列文章將更新直流有刷電機的工作原理、仿真控制以及應(yīng)用STM32開發(fā)板及驅(qū)動板完成對直流有刷電機的實際控制。

一、直流有刷電機簡介

直流有刷電機（Brushed DC Motor，BDC）：是一種內(nèi)含電刷裝置，可以將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能的發(fā)動機。
直流有刷電機由定子、轉(zhuǎn)子、電刷以及換向器組成，如下圖所示：

1、定子：產(chǎn)生恒定的磁場
2、轉(zhuǎn)子：通電后受力可以在磁場中運動
3、電刷：將外部電流輸入到轉(zhuǎn)子繞組上
4、換向器：改變轉(zhuǎn)子繞組上的電流流向，是電機可以持續(xù)轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵部件

二、直流有刷電機的工作原理

直流有刷電機的本質(zhì)工作原理為：通電導(dǎo)體在磁場中的受力運動。由“左手定則”可判斷通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向。

如上圖所示：C、D兩個半圓周的銅片構(gòu)成換向器，兩個彈性銅片A、B靠在換向器兩側(cè)為電刷，電源通過電刷向內(nèi)部線框供電。內(nèi)部線框兩側(cè)有一對磁極N/S，磁力線由N到S，當(dāng)內(nèi)部線框有電流流過，兩側(cè)導(dǎo)線就會受到磁場力的作用，由“左手定則”可判斷，左側(cè)導(dǎo)線受到的磁場力F1和右側(cè)導(dǎo)線受到的磁場力F2方向相反，線框在磁場力的作用下開始轉(zhuǎn)動，電流的流向為：A->C->a1->a2->b2->b1->D->B。當(dāng)轉(zhuǎn)過90度時，換向器改變了內(nèi)部電樞電流的方向，使線框左右兩側(cè)導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場力方向不變，電機可以一直旋轉(zhuǎn)下去，此時的電流方向為：A->D->a1->a2->b2->b1->C-B，如下圖所示。

三、直流有刷電機的驅(qū)動及仿真

直流有刷電機的驅(qū)動很簡單，在允許的電壓范圍內(nèi)，給直流電機提供穩(wěn)定的直流電源，即可驅(qū)動直流電機的轉(zhuǎn)動。

3.1、Matlab/Simulink仿真

在Matlab/Simulink中搭建仿真模型如下：

仿真模型由直流電源與直流電機兩部分構(gòu)成，直流電機選擇 5HP 240V 1750RMP Field：300V

供電電源設(shè)置為240V，勵磁電源設(shè)置為300V，由電機的參數(shù)計算出該直流電機的帶負載能力（此處設(shè)置為恒功率負載）為：

功率：5HP=3728.50W，轉(zhuǎn)速：1750r/min，代入上式計算負載轉(zhuǎn)矩TL：20.35

3.2、仿真結(jié)果分析

電機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速：1750r/min

電樞電流約為：21A

勵磁電流約為：1.066A

電磁轉(zhuǎn)矩約為：21.4

3.3、直流有刷電機的換向控制

根據(jù)直流有刷電機的工作原理可知，當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈中電流的方向發(fā)生變化，線圈的受力情況也會發(fā)生改變，因此只要改變轉(zhuǎn)子線圈中電流的方向，即可完成直流電機的換向控制。
將上述仿真模型的直流電源輸入設(shè)置為：-240V；電磁轉(zhuǎn)矩TL設(shè)置為：-20.35

3.4、仿真結(jié)果分析

電機達到額定轉(zhuǎn)速：-1750r/min

電樞電流約為：-21A

勵磁電流約為：1.066A

電磁轉(zhuǎn)矩約為：-21.4

總結(jié)

分析了直流有刷電機的工作原理，通過Matlab/Simulink實現(xiàn)了直流有刷電機的驅(qū)動及換向控制，為后續(xù)章節(jié)的仿真及分析奠定基礎(chǔ)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的直流有刷电机及Matlab/Simulink驱动仿真的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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