直流电机无级调速电路(完整篇)
直流电机PWM调速电路
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.《电子技术》课程设计报告课题:直流电机PWM调速电路班级电气1107 学号1101205712学生姓名王海彬专业电气信息类学院电子与电气工程学院指导教师电子技术课程设计指导小组淮阴工学院电子与电气工程学院2012年05月直流电机PWM调速电路一)设计任务与要求:1.设计电机驱动主回路,实现直流电机的正反向转动;2.设计PWM驱动信号发生电路;3.设计电机转速显示电路;4.设计电机转速调节电路,可以按键或电位器调节电机转速;5.安装调试。
二)系统原理及功能概述1)直流电机脉宽调速电路原理对小功率直流电机调速系统,使用单片机是极为方便的。
其方法是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值(即占空比)来控制电机速度。
这种方法称为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation),简称PWM。
改变占空比的方法有3 种:(1)定宽调频法,这种方法是保持t1 不变,只改变t2 ,这样周期T(或频率)也随之改变;(2)调宽调频法,保持t1 不变,而改变t2 ,这样也使周期T(或频率)改变;(3)定频调宽法,这种方法是使周期T(或频率)不变,而同时改变t2 和t1 由,当控制频率与系统的固有频率接近于前两种方法都改变了周期(或频率)时,将会引起振荡,用的比较少,因此本系统用的是定频调宽法。
在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加。
电机断电时,速度逐渐减小。
只要按一定规律,改变通断电时间,即可实现对电机的转速控制。
设电机永远接通电源时,其最大转速为Vmax,设占空比D=t1 /T ,则电机的平均速度为Vd,平均速度Vd 与占空比D 的函数曲线如图1-2 所示,从图可以看出,VD 与占空比 D 并不是完全线性关系(图中实线),当系统允许时,可以将其近似的看成线性关系(图中虚线),本系统采用近似法。
平均速度与占空比的关系2)比例积分控制规律系统的控制算法主要采用了PI 控制算法。
其控制算法为:其中Kp 为比例系数,Ti 为积分系数。
直流调速器接线图(图文详解)
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直流调速器接线图(图⽂详解)直流调速器就是调节直流电动机速度的设备,直流调速器由于直流电动机具有低转速⼤⼒矩的特点,是交流电动机⽆法取代的,因此调节直流电动机速度的设备——直流调速器具有⼴阔的应⽤天地。
直流调速器接线图1、不隔离型(仅指BL产品)a、外部电位器连接⽅式:使⽤⼀个2W/10K 电位器控制驱动器调速,按照下图进⾏接线。
安装⽅法:电位器的连接说明(BL产品):注意1、驱动器所提供的5V输出电压,因电流较⼩(5mA),所以不能外接其它负载(如:数显表、指⽰灯等),否则造成驱动器的损坏。
2、为了减少不必要的电⼦信号⼲扰,应尽量缩短速度调节电位器的连线长度,当连线超过0.5m时,必须使⽤屏蔽线,屏蔽⽹单端接地。
b、外置VID连接⽅式:0-5V,0-10V,4-20mA 控制信号经过专⽤隔离器转换后连接到VID接⼝,每种控制应⽤只能使⽤⼀种控制信号进⾏控制。
订货时需要说明控制⽅式。
外置VID隔离器(另配)的连接使⽤请参考下图所⽰:注意外置VID接⼝线若过长,请务必使⽤屏蔽线,屏蔽⽹单端接地。
2、隔离型:(仅指AL产品)对于AL隔离型产品,使⽤0-5V,0-10V或4-20mA的外部标准信号控制连接⽅式见下图所⽰。
每种控制应⽤只能使⽤⼀种控制信号进⾏控制。
订货时需要说明控制⽅式。
注意1、标准信号输⼊务必使⽤屏蔽线,屏蔽⽹单端接地。
2、以上控制⽅式的连接,只能选⽤⼀种⽅式连接,不能同时连接⼏种⽅式。
3、所有控制信号的连线务必使⽤屏蔽线,屏蔽⽹单端接地。
使能控制:INHIBIT使能控制连接:该控制⽅式可通过⼀个“使能线路”来进⾏控制器输出的停⽌和开启控制如下图所⽰:也可以使⽤⼀个集电极开路(NPN)来代替开关进⾏控制。
当“使能控制端”两端闭合时,控制器内部电路会迅速(取ACCEL设定值)提升马达转速,直到MAX SPD 设定值上。
当“使能控制端”两端断开时,控制器内部电路会快速降低马达转速,直到马达停⽌运转。
直流电机调速电路
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1 绪论1.1 直流调速的优点直流调速系统,特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电,从而控制电动机的转速,传统的控制系统采用模拟元件,如晶体管、各种线性运算电路等,虽在一定程度上满足了生产要求,但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响,并且线路复杂、通用性差,控制效果受到器件性能、温度等因素的影响,从而致使系统的运行特性也随之变化,故系统运行的可靠性及准确性得不到保证,甚至出现事故。
双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统,在设计和调试的过程中有大量的参数需要计算和调整,运用传统的设计方法工作量大,系统调试困难,将SIMULINK 用于电机系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。
同时,MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK,它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强大等优点,成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。
它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型,然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析,从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。
1.2 本人的主要工作本文采用工程设计方法对转速、电流双闭环直流调速系统进行辅助设计,选择适当的调节器结构,进行参数计算和近似校验,并建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型,分析转速和仿真波形,并进行调试,使双闭环直流调速系统趋于完善、合理。
2 方案选择及系统工作原理2.1 电动机参数及设计要求1、输入三相交流电压:380 V2、电机额定功率和转速:自定3、要求电动机转速在(30%~100%)n N 范围内可调。
设参数如下:直流电机额定电压220V N U =,额定电枢电流136A N I =,额定转速1460rpm N n =,电枢回路总电阻0.5Ωa R =,电感0.012H a L =,励磁电阻240f R =Ω,励磁电感120H f L =,互感 1.8H af L =,0.132Vmin r e C =,允许过载倍数 1.5λ=。
《直流电机调速》课件
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直流电机调速的分类
直流电机调速可以分为线性调速和PWM调速两种方式。线性调速是通过改变电 机的输入电压或电流来实现调速的,而PWM调速则是通过改变电机输入电压的 占空比来实现调速的。
PWM调速具有更高的调速精度和更小的电机发热量,因此在许多应用中得到了 广泛的应用。
02
直流电机调速的方法
改变电枢电压调速
总结词
通过改变电枢两端的电压,可以调节直流电机的转速。
详细描述
当电枢两端电压增加时,电机转速相应增加;反之,当电压减小时,电机转速 相应降低。这种方法调速范围广,但需要可调直流电源,控制电路相对复杂。
改变励磁电流调速
总结词
通过改变励磁绕组的电流,可以调节 直流电机的磁场强度,进而调节电机 转速。
详细描述
02
直流电机调速是一种常见的电机 调速方式,具有调速范围广、调 速线性度好、动态响应快等优点 。
直流电机调速的原理
直流电机调速的原理基于直流电机的电磁转矩与电枢电流成 正比的特性。通过改变电枢电流的大小,可以改变电机的输 出转矩,从而调节电机的转速。
另外,直流电机还具有电枢反电动势,它与电枢电流的大小 成正比。改变电机的输入电压或电流,可以改变电机的输入 功率,进一步调节电机的转速。
控制复杂度较高
直流电机调速系统的控制算法相对复 杂,需要专业的技术人员进行维护和 调试。
05
直流电机调速的发展趋势
高性能直流电机调速系统的研究
总结词
随着工业自动化水平的提高,对直流电机调 速系统的性能要求也越来越高,高性能直流 电机调速系统的研究成为重要的发展趋势。
详细描述
为了满足高精度、高动态响应的调速需求, 研究者们不断探索新的控制算法和优化策略 ,以提高直流电机调速系统的调节精度、稳 定性和动态响应能力。
直流电机调速电路
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电动机电子调速控制器一本例介绍的电动机电子调速控制器,可用于600W以下、额定电压为22Ov的直流电动机的调速。
电路工作原理该电动机电子调速控制器电路由电源电路、励磁电路、触发电路和调速控制电路组成,如图8-58所示。
电源电路由熔断器FU、电阻器Rl-R3、整流二极管VD5-VD9、稳压二极管VS和滤波电容器C3组成。
励磁电路由电阻器Rl5、Rl6、电容器Cl、C2和二极管Dl-D4组成。
触发控制电路由脉冲变压器T、单结晶体管VU、晶体管Vl、V2、二极管VDlO-VDl2、电容器C4-C6和电阻器R4-R7组成。
调速控制电路由晶闸管VTl、VT2、二极管VDl3-VDl5、电阻器R8-R14、电容器C7和电位器RP组成。
交流220V电压经Rl和R2限流降压、VDl-VD4整流、R3限流、VS稳压后,产生24V左有的脉动直流电压。
该电压一路经R4为VU提供同步电源;另一路经VD9隔离、C3滤波后,为Vl、V2和由R8、RP、R9组成的分压电路提供22V稳定的直流电压。
交流220V电压还经VDl-VD4整流后加至直流电动机M的励磁绕组W上,作为励磁电源。
在RP的中心抽头处能得到可控制M转速的控制电压。
调节RP的阻值,该电压可花4·6-2OV之间变化。
R12和R13组成电枢电压取样反馈电路,两电阻器的接点处产生0--9·3V的取样电压。
该电压与控制电压叠加后加至Vl的基极,控制Vl和V2的工作电流。
调节RP的阻值使Vl和V2的导通电流增大时,通过C5、VU和T、VDll使VTl和VT2的导通角增大,电枢电压升高,电动机M的转速加快;反之,调节RP的阻值使Vl和V2的导通电流变小时,VTl和V饱的导通也相应地变小,电枢电压下降,电动机M的转速降低。
Rl5、Cl和R16、C2为尖脉冲吸收电路,用来保护VDl-VD4。
VDl3为续流二极管,用来消除M电枢绕组的反峰电压。
R14和C7为峰值吸收电路,用来保护VTl和VT2。
直流电机PWM无级调速控制系统设计
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Value Engineering 0引言直流电机具有良好的线性调速性能和动态特性,目前仍是多数调速控制电机的最佳选择,而采用PWM 技术是直流电机调速控制的首选方案。
本文提出了利用AT89C51单片机产生PWM 信号,通过模拟信号调节PWM 的占空比进而实现直流电机的无级调速。
1直流电机PWM 调速原理直流电机转速表达式为n=(U-IR )/Ce Φ(1)由表达式(1)可知直流电机的调速方法有三种:电枢回路串联电阻(R )的调速方法,调节励磁磁通(Φ)的励磁调速方法,调节电枢电压的电枢控制方法(U)。
电枢回路串联电阻的调速方法特点是:机械特性变软,负载变化时转速波动大,静态稳定性差,调速范围不大,轻载时调速效果不明显,有级调速,调速平滑性差,调速时R 上损耗大,效率低。
励磁调速方法也称弱磁调速一般与降压调速配合使用以扩大调速范围。
调节电枢电压的电枢控制方法也称降压调速因其具备负载变化时转速波动小,静态稳定性好,调速范围大,转速调节平滑,可实现无级调速,调速时能量损失小,效率高等优点而被广泛的应用到直流电机的调速控制中。
降压调速一般是通过脉冲宽度调制(PWM )技术实现的,也就是通过改变电枢电压接通时间与通电周期的比值即占空比来实现直流电机的调速。
PWM 信号波形图如图1所示,占空比α=T0,则加在电枢两端的PWM 电压信号的平均值U av =T0T0+T1·U s =α·U s 。
由此可见PWM 的占空比α决定输出到直流电机电枢电压的平均电压,进而决定了直流电机的转速。
如果能够实现占空比的连续调节即可实现直流电机无级调速。
———————————————————————作者简介:岳东海(1974-),男,讲师,研究生,研究方向为机电控制;颜鹏(1979-),男,讲师,研究生,研究方向为数控系统。
直流电机PWM 无级调速控制系统设计Design of DC-Motor PWM Stepless Speed Control System岳东海Yue Donghai ;颜鹏Yan Peng(常州信息职业技术学院,常州213164)(Changzhou College of Information Technology ,Changzhou 213164,China)摘要:为实现直流电机的无级调速,本文提出以AT89C51单片机为核心,利用L298驱动芯片、ADC0808模/数转换芯片和逻辑控制电路构建直流电机的PWM 无级调速控制系统。
《直流电机调速》PPT课件_OK
![《直流电机调速》PPT课件_OK](https://img.taocdn.com/s3/m/d4129d30bb4cf7ec4bfed010.png)
l 交叉连接(两个独立的交流电源分别供电)
2、无环流可逆线路四象限运行。
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四象限的状态
• Ⅰ 电机正转,电动运行, VF整流, • Ⅱ电机正转回馈发电制动运行, • VR逆变 • Ⅲ电机反转,电动运行 • VR整流 • Ⅳ电机反转回馈发电制动运行 • VF逆变
23
补充1 晶体管-电动机直流脉宽调速系统 (大功率晶体管)
第一节 概述
一、根据直流电机转速公式
n U I aRa
C e
可知有降电源电压,串电枢回路电阻,
削弱励磁调速三种方式。
P
➢调压调速 恒转矩调速 T 9.55 N
➢弱磁调速 恒功率调速 N
n N
1
1、几种常见的直流传动控制系统
➢ 晶闸管-电动机直流传动控制系统 ➢ 晶体管-电动机直流脉宽调速系统 ➢ 微型计算机控制的直流传动系统 其中晶闸管直流传动使用最为广泛
调速范围很宽)。
5. 适用于中、小容量的调速系统(受最大电压、电流
限制)。
26
补充2: 微型计算机控制的直流传动系统
27
特点:
1. 系统的硬件结构简单(单片机); 2. 系统的(不同的)控制规律由(容易更改的)软件
实现(配备少量的接口电路); 3. 运算速度快; 4. 可靠性高; 5. 成本低; 6. 具有保护、诊断和自检功能; 7. 能实现数模混合控制或全数字量控制;
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与晶闸管直流调速系统比较:
1. 主电路所需的功率元件少。
2. 控制线路简单。
3. 频带宽(动态响应速度和稳速精度等性能指标较好)。
如:晶体管脉宽调制(PWM)放大器的开关频率为1kHz~3kHz; 晶闸管三相全控整流桥的开关频率为300Hz。
直流电机的工作原理,调速原理,常用接线方式,常见故障处理
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直流电机的工作原理,调速原理,常用接线方式,常见故障处理对于三项异步电机来说,现场使用非常多,大家对于其工作原理以及调速方式都相当熟悉,但是直流电机在现场也时有出现,今天小编就带大家熟悉一下直流电机的一些常见问题。
1、直流电机的物理模型直流电机的结构包括,固定部分有磁铁,这里称作主磁极;固定部分还有电刷。
转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。
(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的)直流电机的物理模型上图表示一台最简单的两极直流电机模型,它的定子上,装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S,在转子上装设电枢铁心。
定子与转子之间有一气隙。
在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈,线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上,此铜片称为换向片。
换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。
换向器固定在转轴上,换向片与转轴之间亦互相绝缘。
在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
2、直流电机的工作原理直流电机原理图对上一页所示的直流电机,如果去掉原动机,并给两个电刷加上直流电源,如上图(a)所示,则有直流电流从电刷 A 流入,经过线圈abcd,从电刷 B 流出,根据电磁力定律,载流导体ab和cd收到电磁力的作用,其方向可由左手定则判定,两段导体受到的力形成了一个转矩,使得转子逆时针转动。
如果转子转到如上图(b)所示的位置,电刷 A 和换向片2接触,电刷 B 和换向片1接触,直流电流从电刷 A 流入,在线圈中的流动方向是dcba,从电刷 B 流出。
此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定,它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。
这就是直流电动机的工作原理。
外加的电源是直流的,但由于电刷和换向片的作用,在线圈中流过的电流是交流的,其产生的转矩的方向却是不变的。
实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成,同样是由多个线圈连接而成,以减少电动机电磁转矩的波动,绕组形式同发电机。
直流电机无级调整电路板的方法及原理图
![直流电机无级调整电路板的方法及原理图](https://img.taocdn.com/s3/m/a2bdf7390b4c2e3f572763b4.png)
直流电机无级调整电路板的方法及原理图时间:2010-04-21 23:14:51 来源:电子发烧友作者:直流电机无级调速电路板很贵,作者在维修一台包装机时得到一块直流电机调速板,经测绘并制作成功。
这块电路板电路简单,成本不高,制作容易.直流电机调速板电路及原理分析:220V交流电经变压器T降压,P2整流,V5稳压得到9V直流电压,为四运放集成芯片LM324(点击查看:四运算放大器芯片LM124/LM224/LM324中文资料)提供工作电源。
P1整流输出是提供直流电机励磁电源。
P4整流由可控硅控制得到0-200V的直流,接电机电枢,实现电机无级调速。
R1,C2是阻容元件,保护V1可控硅。
R3是串在电枢电路中作电流取样,当电机过载时,R3上电压增大,经D1整流,C3稳压,W1调节后进入LM324的12脚,与13脚比较从14脚输出到1脚,触发V7可控硅,D4 LED红色发光管亮,6脚电压拉高使V1可控硅不能触发,保护电机。
电机过载电流大小由W1调节。
市电过零检测,移相控制是由R5、R6降压,P3整流,经4N35隔离得到一个脉动直流进入14脚,从8脚到5脚输出是脉冲波,调节W2电位器即调节6脚的电压大小,可以改变脉冲的宽度,脉冲的中心与交流电过零时刻重合,使得双向可控硅很好地过零导通,D4是过载指示,D3是工作指示,W2是电机速度无级调节电位器。
图直流电机无级调速板电路图PCB电路板器件清单电路制作好后只要元件合格,不用调整就可使用。
我从100W-1000W电机都试过,运行可靠,调节方便,性能优良继电器是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上,用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件,也许可以这样说:用来控制较高电压或较大功率的电路的电动开关:给继电器工作线圈一个控制电流,继电器就吸合,对应的触点就接通或断开。
<br>在供电电路中,继电器也被称为接触器。
<br>从驱动继电器工作的电源要求(驱动线包工作电压)来分,一般继电器分交流继电器与直流继电器,分别用于交流电路和直流电路,另外,依据其工作电压的高低,有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作电压,使用于不同的控制电路上。
无级调速电机车驱动电路设计及工作原理
![无级调速电机车驱动电路设计及工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/942731fba417866fb84a8e9d.png)
c:\iknow\docshare\data\cur_work\.....\ 更多资料请访问.(.....)无级调速电机车驱动电路的设计及其工作原理分析中铁隧道集团四处有限公司张恒辉(CRTG -4 th Henghui Zhang )摘要 : 本文为解决无级调速电机车可控硅驱动电路频繁损坏的故障,根据其工作原理进行了故障判断分析,确认故障源为驱动电路。
通过对原驱动电路参数要求制定解决方案,经过多次试验和改进,重新设计制作了驱动电路板,根治了同类故障。
Brief :This article introduce the method of how to judge the trouble and analysis the data of driving circuit , give the plan of eliminating the trouble of thyristor driving circuit in stepless motor vehicle by Re-design the driving board of electrical .关键词:无级调速电机车工作原理驱动电路设计Key Word :Stepless Motor Vehicle Principle of working Driving Circuit Design1.前言可控硅无级调速电机车以其较高的可操作性、经济性和安全性正逐步广泛应用于隧道和地下巷道工程的运输作业。
英国CLAYTON公司生产的CBL-16型可控硅无级调速电机车九十年代末进入中国市场,在使用过程中均出现了可控硅驱动电路频繁损坏的情况。
为了能根治此类故障,本人重新设计制作了驱动电路与之匹配使用。
经实践,使用效果良好。
本文对可控硅无级调速电机车的设计和故障排除有一定借鉴作用。
2.工作原理分析CLAYTON公司是一家专门生产电瓶牵引机车的跨国公司,其产品从1.75至40吨规格均有生产。
直流电动机调速电路(新板)
![直流电动机调速电路(新板)](https://img.taocdn.com/s3/m/e1e2ffcba1c7aa00b52acba7.png)
他励
并励
串励
复励
相关概念: 开环控制 —— 无反馈,即系统的输出端 不反作用于输入端。 闭环控制 —— 有反馈,即输出端 反作用于输入端。按反馈回路 的多少可分为单闭环、双闭环、三闭环。 常见的反馈形式有:电压反馈、 电流反馈(通常配合电流截止) 速度反馈。 扰动:通常把妨碍系统控制量对被控制量实施正常控制的 因素称为扰动(或干扰)。
电路板整体调试 (1)安全注意事项: a. 示波器不准测A板! b. 当选择电压反馈时(开关手柄指向面板标记“V”), 不得使用示波器测量本电路! (2)连接A板B板,接通电源前必需完成下列工作: a . 反馈选择开关预置为“n”(开关手柄指向面板标记 “n”) b. 正确连接A板和B板的对应连接点,并校对无误 c. 从A板的“U+”、“U-”端子(即VD3两端)引出接 线,连接白炽灯作为负载,其他的输出端子暂时不接出 引线,以免通电后造成短路事故。
触发环节(见图四) 触发环节包括了锯齿波发生器、脉冲形成与脉冲耦合。
可控整流环节 (见图五) 本电路采 用半控桥。整 流元件均并联 了阻容元件作 为过压保护
直流电动机电路(见图六)
直流电动机的励磁方式为他励,励磁电压固定。 电动机的调速以改变电枢电压来实现。
电压反馈 是一种容易实 现、设备投资 小、效果不错 的反馈方式。 单一的电压反 馈适合于要求 不高的系统。
2、测试点与测试方法 · 测试点0~10均以0作为参考点;测试点11~12以11作 为参考点。 · 测试点1~2可用示波器或万用表测量; 3~8、11~12用万用表测量; 9~10必须用示波器测量。 一般情况下,示波器以单踪方式测量即可满足要求。 · 测试点U+~U-和 E1~E2禁止用示波器测量,且因这 些点与电网无隔离,电压比较高,测量时应注意安全。
直流电动机的调速方法
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直流电动机的调速方法直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。
直流电动机调速系统较早采用恒定直流电压给直流电动机供电,通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。
这种方法简单易行、设备制造方便、价格低廉;但缺点是效率低、机械特性软,不能得到较宽和平滑的调速性能。
该法只适用在一些小功率且调速范围要求不大的场合。
30年代末期,发电机-电动机系统的出现才使调速性能优异的直流电动机得到广泛应用。
这种控制方法可获得较宽的调速范围、较小的转速变化率和平滑的调速性能。
但此方法的主要缺点是系统重量大、占地多、效率低及维修困难。
近年来,随着电力电子技术的迅速发展,由晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统已取代了发电机-电动机调速系统,它的调速性能也远远地超过了发电机-电动机调速系统。
特别是大规模集成电路技术以及计算机技术的飞速发展,使直流电动机调速系统的精度、动态性能、可靠性有了更大的提高。
电力电子技术中IGBT等大功率器件的发展正在取代晶闸管,出现了性能更好的直流调速系统。
直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为(1)式中Ua——电枢供电电压(V);Ia ——电枢电流(A);Ф——励磁磁通(Wb);Ra——电枢回路总电阻(Ω);CE——电势系数,,p为电磁对数,a为电枢并联支路数,N为导体数。
由式1可以看出,式中Ua、Ra、Ф三个参量都可以成为变量,只要改变其中一个参量,就可以改变电动机的转速,所以直流电动机有三种基本调速方法:(1)改变电枢回路总电阻Ra;;(2)改变电枢供电电压Ua;(3)改变励磁磁通Ф。
1. 改变电枢回路电阻调速各种直流电动机都可以通过改变电枢回路电阻来调速,如图1(a)所示。
此时转速特性公式为(2)式中Rw为电枢回路中的外接电阻(Ω)。
{{分页}}图1(a) 改变电枢电阻调速电路图1(b) 改变电枢电阻调速时的机械特性当负载一定时,随着串入的外接电阻Rw的增大,电枢回路总电阻R=(Ra+Rw)增大,电动机转速就降低。
直流电机PWM调速电路
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精心整理《电子技术》课程设计报告课题:直流电机PWM调速电路班级电气工程1101学号1101205304学生姓名xxx二、设计任务与要求1.设计电机驱动主回路,实现直流电机的正反向驱动;2.设计PWM驱动信号发生电路;3.设计电机转速显示电路;4.设计电机转速调节电路;可以按键或电位器调节电机转速;5.安装调试;6.撰写设计报告。
三、设计思想及设计原理1.信号可以采用数字方法给定,也可以采用电位器给定。
建议采用数字方法。
2.PWM信号可以采用三角波发生器和比较器产生,也可采用数字电路及可编程器件产生。
建议采用数字方法。
3.正反转主回路可以采用双极型器件实现,也可以用MOS器件实现;4.转速测量电路可以采用增量型光电编码器,也可采用自行制作的光电编码电路、霍尔传感器以及其它近似测速方法。
建议采用光电编码器。
5.显用数字方法显示电机转速。
采用光电编码等方法的脉冲测速方法时,可采用计数法测量电机转速;电机转速信号为模拟信号时,可采用数字表头显示转速。
建议采用数字方法。
6.(提高部分)可以采用反馈控制技术对系统进一步完善。
四、单元电路设计4.1LM324组成的PWM直流电机产生电路4.1.1它主要由U1(LM324)和Q1组成图4.1中,由U1a、U1d组成振荡器电路,产生6V 的参考电压作为振荡器电路的虚拟地。
正负双电源。
U1b,用来提供比较器的参考电压。
这个电压与U1d的输出端高于U1b的6脚电压.U1b的7U1b的7就保证在调节VR1(停转或全灭),其实际的阻值可能会根据实际图4.1(电流放大),来驱动负载部分。
前面Q1的通断。
LED1的亮度变化可以用来指示电(RFI)。
D1是用来防止电机的当使用将24V转换成12V供控制电路使用。
而Q1可以直接在21v1,改变J1、J2的接法Q1的电流不超过1A时,Q1可不用散热器。
但如果Q1工作时电流超过1A时,需加装散热器。
如果需要更大的电流(大于3A),可采用IRFZ34N 等替换Q1。
直流电动机无级调速的实
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摘要摘要本设计主要是运用调速系统对直流电动机进行调速,使其实现无级的效果。
此调速系统由主电路和控制电路两部分组成:主电路是采用晶闸管可控整流装置进行调速;控制电路是采用双闭环速度电流调节方法进行反馈。
系统采用调压调速的调速方法可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性,调速方向是基速以下,只要输出的电压是连续可调的,即可实现电动机的无级调速。
双闭环速度电流调节这种方法虽然初次头次成本相对而言较高,但它保证了系统的性能,保证了对生产工艺要求的满足,它既兼顾了启动时的电流的动态过程,又保证稳态后速度的稳定性,在起动过程的主要阶段,只有电流负反馈,没有转速负反馈。
达到稳态后,只要转速负反馈,不让电流负反馈发挥主要作用很好地满足了生产需要。
本设计的重点也就是对ASR和ACR的设计。
关键词:无级调速;双闭环;ASR;ACR;晶闸管I摘要AbstractThis design is the use of speed control system for DC motor speed control to achieve the effect of class. This speed control system from the main circuit and control circuit composed of two parts: the main circuit is controlled rectifier thyristor speed control device; control circuit in a dual method of closed-loop speed feedback current regulator.System speed regulator with the motor speed control methods available to parallel the inherent mechanical properties of artificial mechanical properties, speed is below the base speed, as long as the output voltage is continuously adjustable, and can achieve the level of no n-motor transfer speed. Two-speed closed-loop current regulation this way the first time although the initial cost is relatively high, but it ensures that the performance of the system to ensure that the production process to meet requirements, take into account not only the start of the current dynamic process, while ensuring that the stability of steady-state velocity in the main phase of starting the process, only the current negative feedback, no negative feedback speed. After reaching steady state, as long as the speed of negative feedback, negative feedback from the current good to play a major role to meet the production needs. The focus of this design is also the design of ASR and ACR.Key words: stepless speed regulation;double-loop;ASR;ACR;SCRII目录目录第1章绪论 (1)1.1问题提出的意义 (1)1.2国产直流电机简介 (1)1.3直流电动机的发展现状及趋势 (2)第2章直流电动机的概述 (4)2.1直流电动机的基本知识 (4)2.1.1直流电动机的基本结构 (4)2.1.2直流电动机的工作原理 (5)2.1.3直流电动机的组成及分类 (6)2.2直流电动机运行原理 (8)2.2.1直流电动机的励磁方式 (8)2.2.2直流电动机的基本方程 (9)2.2.3直流电动机的机械特性 (10)第3章设计任务与要求 (14)3.1设计任务 (14)3.2设计要求与性能指标 (14)第4章方案比较论证与选择 (16)4.1调速指标简介 (16)4.2 总体方案论证 (18)4.3单元电路方案论证 (22)4.3.1主电路方案论证 (22)4.3.2控制电路方案论证 (25)第5章电路设计 (28)5.1主电路设计 (28)5.1.1电机参数计算和晶闸管容量参数计算 (28)5.1.2整流电路的选择 (30)5.1.3整流器件的选择 (31)5.1.4 触发电路的选择 (31)i目录5.1.5稳压电源的选择 (33)5.1.6主电路保护器件选择 (34)5.2控制电路设计 (34)5.2.2双闭环调速系统的组成 (36)5.2.3 双闭环直流调速系统的启动过程分析 (38)5.2.4转速和电流两个调节器的作用 (40)5.2.5ACR与ASR的设计 (41)5.3调速系统主、控电路图 (45)5.4调试过程 (45)总结 (47)参考文献 (48)致谢 (49)附录 .............................................................................................................................1 外文资料原文 .........................................................................................................2 外文资料译文 .........................................................................................................2第1章绪论第1章绪论1.1问题提出的意义随着科学技术的迅猛发展,电气设备发展日新月异。
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直流电机无级调速电路/content/12/0330/23/7988683_199474671.shtml成品直流电机无级调速电路板很贵,我在维修一台包装机时得到一块直流电机调速板,经测绘并制作成功,现奉献给大家。
这块电路板电路简单,成本不高,制作容易,电路作简单分析:220V交流电经变压器T降压,P2整流,V5稳压得到9V直流电压,为四运放集成芯片LM324提供工作电源。
P1整流输出是提供直流电机励磁电源。
P4整流由可控硅控制得到0-200V的直流,接电机电枢,实现电机无级调速。
R1,C2是阻容元件,保护V1可控硅。
R3是串在电枢电路中作电流取样,当电机过载时,R3上电压增大,经D1整流,C3稳压,W1调节后进入LM324的12脚,与13脚比较从14脚输出到1脚,触发V7可控硅,D4 LED红色发光管亮,6脚电压拉高使V1可控硅不能触发,保护电机。
电机过载电流大小由W1调节。
市电过零检测,移相控制是由R5、R6降压,P3整流,经4N35隔离得到一个脉动直流进入14脚,从8脚到5脚输出是脉冲波,调节W2电位器即调节6脚的电压大小,可以改变脉冲的宽度,脉冲的中心与交流电过零时刻重合,使得双向可控硅很好地过零导通,D4是过载指示,D3是工作指示,W2是电机速度无级调节电位器。
电路制作好后只要元件合格,不用调整就可使用。
我从100W-1000W电机都试过,运行可靠,调节方便,性能优良。
12V直流电机高转矩电子调速器直流电机在一些应用中需要随时具有高转矩输出能力,无论它是处于低速还是高速运转。
例如钻孔、打磨、掘进等应用条件下,电机必需具备高低压运转的最大力矩输出。
显然,常用的线性降压调速无法达到这一要求,因为电机空载与加载状态其转速并不与工作电压成正比,若空载即需低速运转则加载后往往无法工作。
这里介绍一种专为大范围转矩变化的直流电机调速而设计的电路,它根据电机的工作电流变化来判断其加载状态,并由此对电机转速作出自动调整。
以12V小型直流电机为例,电路图如下:电路中,IC接成门限放大器,三极管T2通过R6、W和R7分压后提供偏置,调节电位器W,可设定电机空载时的电压,即空载转速。
当电机加载后,由于电流增加,功率电阻R3上的电压超过0.2V时,IC的3脚电压高于2脚电压,运放输出高电平,此时T1饱和导通,随即T2也饱和导通,电源电压直接加到电机上。
当电机由重载转为空载时,电流迅速下降,T1截止,T2又回到初始工作状态,维持空载设定转速。
简易电动自行车调速控制电路电路如下图所示,电路中使用运算放大器LM324或四比较器LM339作功能控制,调速原理采用了调频式电压反馈稳速方案。
当电机负荷加重时转速下降,A点的电压下降,经R4将此电压反馈给A1,使振荡频率增高,流经电机的平均电流增加,使电机速度上升达到稳速目的。
调整W改变了A1的参考电压,实现了电机的调速。
由V1、R1、C组成的激励控制电路可使V1工作在脉冲电流100A时仍能获得很低的饱和压降和陡峭的输出波形上下沿。
D2、R5、A2等组成保护电路,对异常大电流或电瓶过放电情况均可断电保护。
A2接成施密特比较器,当异常大电流超过50A时A2翻转,输出低电平,通过D3将A1负输人、A3正输人拉到地电位,此时A1输出高电平V1关闭,V3输出低电平,继电器接点断开,停止向电机供电。
为了对电瓶过放电情况进行保护,A2基准电压采用浮动方式供给,电瓶电压越低,基准电压也越低,对电机最大工作电流限制点越低,防止电瓶在欠电情况下的大电流放电。
A3、J组成调速、全速自动转换电路,A3为比较器,当调速电位器W滑臂电压超过A1基准电压时,A3输出高电平,J吸合,短路V1,调速电路停止工作,电路向电机提供最大的功率。
A4、V4等组成喇叭电路。
K1为喇叭按钮,K2刹车微动开关,刹车同时,微动开关动作,A1负输入,A3正输人接到地,电路停止向电机供电。
简易大功率直流电机调速电路一台辘线机,机后收线电机为600W直流电机。
为配合辘线机辘出的线进行收料,经常要调节收料速度,其方式为自耦变压器调压,然后整流以控制直流电机转速的大小。
但是,经常调整的自耦变压器很容易烧坏。
通常都是碳刷断或者碳刷接触不良而烧坏的。
为此本人根据台灯调光器原理自行设计了一种单相调速电路更换了原有的调速电路(见下图),经试验,非常实用。
成本只有10元左右,整个电路安装在火柴大一样的盒子里,把电位器固定在控制板面上。
经过改进的这种调速电路现已安全运行一年多无故障。
(编后:因是感性负载,宜在双向可控硅两端并接RC吸收电路,以保护可控硅。
)GS3525脉宽控制直流电机驱动器-GS3525 PWM马达驱动器这是理想的控制直流电动机精确控制电路,以及照明度等和小型加热器等其他应用电路转换成一系列脉冲,这样,在脉冲持续时间直接成正比的直流电压。
该电路可防止过载,短路,PWM(脉宽) 调制范围可从0-100%的调整,PWM频率在100Hz- 5KHZ调节。
工作电压从+8 V?35V之间,最低电流消耗约为35毫安。
最大电流可以达到6.5A。
效率优于90%满负荷。
三只电位器的功能如下:VR1:确定最低输出电压VR3:设置最大输出电压VR2:设置输出频率。
图:SG3525 PWM直流电动机控制器LM358构成直流12V闪光灯调光电路图-调光汽车风扇转速控制器利用这种电路可以控制小汽车内的12V直流风扇转速。
电路主要元器件为555定时器.它连接成振荡器工作模式。
振荡器的输出连接至场效应管IRF540(T1),风扇则连接在T1的漏极D和电池正端之间.C1并接在风扇两端以稳定转速.二极管D1用来保护T1免受反电动势的冲击。
2A容量的保险丝保护电路过载。
电位器VR1可以改变振荡器输出波形的占空比,从而改变风扇的转速。
如果风扇转速的低速,高速范围太小,可以增加,减小C2(0.47μF)的值,来减少/增加风扇的转速。
永磁式直流电机调速电路作者:云南董晓畅附图所示电路为永磁式直流电机调速电路。
锯齿波电压经IC1(LM358双运放集成电路的l/2单元)进行比较,输出方波信号,推动VT3对开关管VT4进行控制。
调节电位器RP可以改变给定电压,从而调节输出方波的占空比(宽度),以改变开关管的开关时间,达到调节电机速度的目的。
TL494直流电机调速电路下图为使用TL494搭建的PWM直流电机调速电路.电路看起来复杂些,使用两只场效应管并联驱动输出,可驱动功率较大的电机.可控硅电机调速电路本文介绍一种简易电机调速电路,不用机械齿轮转化来变速,改善了机械设备使用的效率。
此简易电子调速电路适用于220V市电的单相电动机,电机额定电流在6.5A以内,功率在1kW左右,适用于家庭电风扇、吊扇电机及其它单相电机,若电路加以修改,则可作调光、电磁振动调压、电风扇温度自动变速器等用途。
其电路如图1所示。
硅二极管VD1~VD4构成一个桥式全波整流电路,电桥与电机串联在电路中,电桥对可控硅VS提供全波整流电压。
当VS接通时,电桥呈现本电机串联的低阻电路。
当图1中A点为负半周时,电流经电机、VD1、VS、R1、VD3构成回路,当B 点为正半周时电流经VD2、VS、R1、VD4、电机M构成回路,电机端得到的是交变电流。
电机两端的电压大小主要决定于可控硅VS的导通程度,只要改变可控硅的导通角,就可以改变VS的压降,电机两端的电压也变化,达到调压调速的目的,电机端电压Um=U1-UVD1-Uvs-UR1-UVD3,上式中,UVD1、UVD3的压降均很小,而反馈UR1也不大,故电机端电压就简化为Um=U1-Uvs。
可控硅VS的触发脉冲靠一只简单的单结晶体管VS电路产生,电容器C2通过电阻R4、R5充电到稳压管DW的稳定电压UZ,当C2充电到单结晶体管的峰点电压时,单结晶体管就触发,输出脉冲而使可控硅导通。
在单结晶体管发射极电压充分衰减后,单结晶体管就断开,VS一经接通,那么a、b两点之间的电压就下降到稳压管DW的稳定电压UZ以下,电容器C2再充电就依赖于点a到b点间的电压,因稳压管的电压已经降低到它的导通区域以外,点a到b点的电压取决于电动机的电流、R1和VS导通时的电压降。
这样,当VS 导通时,电容器C2的充电电流取决于电动机的电流,在这种情况下便得到了反馈,这就使得电动机在低速时转矩所受损失的问题得到补救。
反馈电阻R1的数值经过实验得出,因此,VS在导通周期的时间内,电容C2便不能充电到足以再对单结晶体管触发的高压,然而,电容C2会充电到电动机电流所决定的某一数值。
如果在某一导通周期电动机的电流增加,则C2上的电压也增加,故在下一周期开始时,C2就不需那么长的时间才能充电到单晶体的峰点电压。
这种情况下,触发角就被减少了(导通角更大),加到电机上的方根电压就成比例增加,致使有效转矩增加。
二极管VD5和电容器C1防止在导通期中由于触发单结晶体所造成的反馈,反馈电阻R1的取值具体如附表所示。
R2为限流电阻,它应保证稳定DW1 在稳压范围,稳定电流在10~20mA 左右,它并保证了脉冲移相角,当R2增大,移相角减小,电机两端的电压调节范围减少。
R4应保证电机两端电压的上限值,当R4增大时,输出到电机的电压上限下降。
R3是作单结晶体管温度补偿之用,当R3增大时,温度特性就要好一些,本电路也适用于可逆电机调速之用,负载端电压调节范围从35~215V连续可调。
若负载为电机或电磁振动线圈,它不要求对转矩进行补偿,则电路可以进一步简化,电路如图2所示,其工作原理同图1,输出电压主调节范围是35~215V,R1的作用是保证VS输出脉冲的幅度,R1增大,则输出脉冲也增加,若作调光,则可将负载改作灯泡即可。
若负载电压最大值不需要很高,则可将桥式整流电路改为半波整流,其输出至负载的电压调节范围为30~100V,其工作原理同前。
电原理图如图3所示。
风扇调速电路如图4所示,电路采用了热敏电阻,当环境温度上升或下降时,其电阻值发生变化,导致VT2的不断变化,使可控硅导通角前后移动,改变电扇两端的电压,风扇电机的转速即随之变化。
当环境温度上升时,电风扇转速高,反之则低。
选用元件时,二极管VD1~VD4耐压要高于400V,额定电流大于0.4A;可控硅VS耐压大于500V,额定电流为1A;单结晶体管BT35分压比η大于0.5;三极管3CG14的β大于80。
电路装好后,把风扇接在电路中,调整RP使风扇正好停转,然后用一把电烙铁靠近热敏电阻,热敏电阻变高时,风扇转速变快。
电烙铁离开热敏电阻,温度降低,转速应变慢,工作时RP应调到适当位置。
LM324四运放组成的PWM直流电机调速PWM可以用于灯光亮度调节及直流电机的速度控制。
在这里讨论的电路可以为通用设备提供几安培的驱动能力。