直流电机正反转 直流电机如何控制正反转?如何调速?

DC电机具有良好的启动和制动功能，广泛应用于电力传动自动控制系统，如轧机及其辅助机械、矿井提升机等领域。虽然DC电机的结构比三相交流异步电机更复杂，维护也不方便，但由于其调速性能更好，起动转矩更大，要求调速更高或起动转矩更大的生产机械往往由DC电机驱动。

图为100辆威尔教育DC汽车的结构

今天，边肖百味儿教育结合百味儿教育《电气系统安装调试》课程及其立体互动资源，介绍DC电机的工作原理、结构、分类、调速方法。

工作原理

它主要由磁极、电枢、电刷和换向器(也叫换向器或转换器)组成。

n极和S极在工作时是固定的，所以也叫定子。定子磁极用于产生主磁场。在永磁DC电机(通常是低功率DC电机)中，磁极由永磁材料制成。磁化后可以产生恒定的磁场。在单独励磁的DC电机中，磁极由冲压硅钢片叠加而成；励磁线圈绕制时磁场只能由外部励磁电流产生。在磁极的内侧，有一个安装在轴承上的可旋转铁芯。

电枢是DC电机的旋转部件，因此也称为转子。它由硅钢片制成，表面嵌有绕组(电枢绕组)。绕组的始端和终端连接到与电枢铁芯同轴旋转的换向器片，与固定在机座上的电刷连接，并与外部电枢电源连接。

当直流电流通过电枢绕组时，会产生电磁力和电磁转矩，在定子磁场的作用下带动负载转动，进而带动转子转动。

四种DC电机及其特点

他励直流电机

励磁绕组和电枢绕组之间没有联系，而由其他DC电源供电的DC电机称为分励DC电机，永磁DC电机也可视为分励DC电机。

2.串联励磁DC电机

在串联DC电机中，磁场和电枢串联。磁场是用粗导线缠绕产生的，这样就可以加载完整的电枢电流。

串联电机的一个特点是起动转矩大。但是空负载和满载的速度差也很大。当负载变化时，串联电机不能保持恒定的速度。

另外，空加载时，串联电机转速可能过高，导致电机损坏，所以串联电机总会增加一些负载。

串联电机通常不适合大多数变速驱动应用。

3.并联励磁DC电机

在并联电机中，磁场和电枢绕组并联。并联电机提供良好的速度调节。磁场线圈的激励源可以与电枢绕组的激励源分离或结合。

独立磁场线圈的激励源的一个优点是电枢和磁场可以独立控制，从而为电机提供不同的速度。

并联的电机可以简单地进行反转控制。例如，在电动车辆的应用中，这对于双向驾驶尤其有利。

4.复合励磁DC电机

复合DC电机的磁场和电枢串联在一起，也提供了单独的励磁源。串联磁场可以提供更好的起动转矩，而分离磁场可以提供更好的调速。

DC电机有三种调速方法

改变电枢回路电阻调速

各种DC电机都可以通过改变电枢电路的电阻来调节转速。在负载不变的情况下，电枢电路的总电阻随着外界电阻的增大而增大，电机转速降低。这种调速方式是分步调速，调速比为2: 1左右，变速比大，低转速，轻负荷下效率低，所以现在很少使用。

改变电枢电压调速

不断改变电枢供电电压，可以使DC电机实现大范围无级调速。如前所述，有两种方法可以改变电枢供电电压，一种是由发电机-电动机单元供电的速度控制系统。另一种是晶闸管变流器供电的调速系统。

图为百味儿教育电机调速方法

采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法

脉宽调速系统历史悠久，但由于缺乏高速大功率的开关器件，一直没有在生产中得到广泛应用。目前，由于大功率晶体管(GTR)，特别是IGBT功率器件制造工艺成熟，成本不断降低，大功率半导体器件实现的DC电机脉宽调速系统发展迅速，目前最大容量已超过数十兆瓦。

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