有刷直流电机_有刷直流电机内阻与电流、力矩 - CSDN
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  • 普通有刷直流电机 H桥驱动

    千次阅读 2019-09-13 00:38:56
    最近用到了低压大功率有刷直流电机, 需要调速控制, 时间紧急,来不及加速度反馈, 直接使用PWM开环控制了。 根据功率估算了电流大概在10A左右,没时间画电路板,于是淘宝 找了下集成驱动模块, 发现也就BTS7960 ...

          最近用到了低压大功率有刷直流电机, 需要调速控制, 时间紧急,来不及加速度反馈, 直接使用PWM开环控制了。  根据功率估算了电流大概在10A左右,没时间画电路板,于是淘宝 找了下集成驱动模块, 发现也就BTS7960 板桥芯片的模块合适,于是买了3个, 模块每个有2个 BTS7960, 组成一个H桥, 驱动一路电机, 需要2路。 由于之前没有实际驱动过H桥, 看来下几种驱动方式, 决定使用单桥臂 PWM调制 方法, 另一桥臂作为方向使用, 这种情况下只有一路桥臂需要PWM引脚,实际分配引脚方便些, 但是有个问题,控制方向的桥臂驱动高电平时,  pwm 桥臂侧最小时 输出低电平的话,其实是最大输出,  想到2种办法,一是更改输出极性, 二是 使用最大PWM值减去计算的pwm值作为 PWM输出, 不想再初始化定时器,于是采用 减pwm的方法写的。             H桥简图

           考虑 方向桥臂有可能使用   继电器 或 接触器代替, 切换方向时 关闭使能了一段时间,避免驱动电机过程中切换方向,引起电弧,产生浪涌电压,损坏器件。 另外需要注意 大功率电机 需要添加加减速控制逻辑, 加速过程会避免大电流冲击, 减速过程能再生制动。     代码如下:

     

    typedef enum DIR_ENUM    // 方向枚举
    {
        DirForward  = 0,    
        DirBackward = 1
    }DirEnum;

    /  定义了个 最小PWM: BASE_PWM_VAL,  pwm 映射到 百分比:   BASE_PWM_PERC ~ 100
    //  0 不要映射, 做 停止PWM用
    u16  percConv(u32 pwm)
    {
        if(0 == pwm)     return 0;
        else                  return BASE_PWM_VAL + (pwm * (100 - BASE_PWM_PERC)) / 100;
    }
            //  PCout(6)
    // RUN_MOTR_EN     PAout(8)
    // 最少10mS 调用一次, 换向时 30mS内 无pwm输出
    void setLRPwm(u16 reaPwmL, u16 reaPwmR, DirEnum dirL, DirEnum dirR)
    {
        static DirEnum lastDirL, lastDirR;
        static u8 reinL, reinR;            //    static u16 lastPwmL, lastPwmR; 

        reaPwmL = percConv(reaPwmL);
        reaPwmR = percConv(reaPwmR);
                                       // check max pwm
        if(reaPwmL > MAX_PWM_VAL)  reaPwmL = MAX_PWM_VAL;
        if(reaPwmR > MAX_PWM_VAL)     reaPwmR = MAX_PWM_VAL;

        // 左或右 换向时, 重置 时间计数,  多少次内无PWM输出
        if(lastDirL != dirL)
        {
            reinL = 0;
            lastDirL = dirL;
        }
        if(lastDirR != dirR)
        {
            reinR = 0;
            lastDirR = dirR;
        }

        DIR_L = dirL;
        DIR_R = dirR;

        if(reinL < 4)        
            RUN_MOTL_EN = 0;
        else
        {
            if(DirForward == dirL)
            {
                TIM_SetCompare3(TIM4, reaPwmL);
            }else
                TIM_SetCompare3(TIM4, FULL_PWM_VAL - reaPwmL);
            if(0 == reaPwmL)    RUN_MOTL_EN = 0;
            else                            RUN_MOTL_EN = 1;
        }
        
        if(reinR < 3)        
            RUN_MOTR_EN = 0;
        else
        {
            if(DirForward == dirR)
            {
                TIM_SetCompare4(TIM4, reaPwmR);
            }else            
                TIM_SetCompare4(TIM4, FULL_PWM_VAL - reaPwmR);
            if(0 == reaPwmR)    RUN_MOTR_EN = 0;
            else                            RUN_MOTR_EN = 1;
        }                                        //    lastPwmL = reaPwmL;    lastPwmR = reaPwmR;
        
        reinL++;                    reinR++;
        if(reinL > 200)        reinL = 200;
        if(reinR > 200)        reinR = 200;
    }
     

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  • Microchip的官方文档,介绍有刷直流电机的原理。 Brushed DC motors are widely used in applications ranging from toys to push-button adjustable car seats. Brushed DC (BDC) motors are inexpensive, easy to ...
  • 有刷直流电机控制

    千次阅读 2017-10-29 21:47:37
    有刷直流电机介绍:有刷直流电机(Brushed DC,BDC)是一种直流电机,有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷,转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组,产生电枢电流,电枢...

    有刷直流电机介绍:有刷直流电机(Brushed DC,BDC)是一种直流电机,有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷,转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组,产生电枢电流,电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩,使电机旋转带动负载。由于电刷和换向器的存在,有刷电机的结构复杂,可靠性差,故障多,维护工作量大,寿命短,换向火花易产生电磁干扰。有刷直流电机被广泛用于从玩具到按钮调节式汽车坐椅的应用中。有刷直流 电机价格便宜、易于驱动并且易于制造成各种尺寸和形状。 

    BDC电机的工作原理

    驱动BDC电机的方法

    展开全文
  • 基于STM32F103ZET6的直流有刷电机增量式PID控制例程,详细源代码。
  • 直流有刷电机与无刷电机的介绍 有刷电机与无刷电机各有各的优缺点,主要根据应用场合和实际需求来选择,总结如下表所示: 下面首先介绍有刷电机与无刷电机工作原理,最后从调速方式及性能差异这两个方面详细的阐述...
                                # 直流有刷电机与无刷电机的介绍
    

    有刷电机与无刷电机各有各的优缺点,主要根据应用场合和实际需求来选择,总结如下表所示:
    在这里插入图片描述
    有刷电机和无刷电机的区别是是否配置有常用的电刷-换向器。有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。 而无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路,使其能够获知电机相位换向的准确时间。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷,故也没有相关接口,因此更干净,噪声更小,事实上无需维护,寿命更长。

    下面首先介绍有刷电机与无刷电机工作原理,最后从调速方式及性能差异这两个方面详细的阐述了有刷电机与无刷电机的区别。

    有刷电机与无刷电机工作原理
      1、有刷电机

    电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不转,线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。在电动车行业有刷电机分高速有刷电机和低速有刷电机。有刷电机和无刷电机有很多区别,从名字上可以看出有刷电机有碳刷,无刷电机没有碳刷。
    在这里插入图片描述
      有刷电机有定子和转子两大部分组成,定子上有磁极(绕组式或永磁式),转子有绕组,通电后,转子上也形成磁场(磁极),定子和转子的磁极之间有一个夹角,在定转子磁场(N极和S极之间)的相互吸引下,使电机旋转。改变电刷的位置,就可以改变定转子磁极夹角(假设以定子的磁极为夹角起始边,转子的磁极为另一边,由转子的磁极指向定子的磁极的方向就是电机的旋转方向)的方向,从而改变电机的旋转方向。

    2、无刷电机

    在这里插入图片描述
      无刷电机采取电子换向,线圈不动,磁极旋转。无刷电机,是使用一套电子设备,通过霍尔元件,感知永磁体磁极的位置,根据这种感知,使用电子线路,适时切换线圈中电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机。消除了有刷电机的缺点。

    这些电路,就是电机控制器。无刷电机的控制器,还可以实现一些有刷电机不能实现的功能,比如调整电源切换角,制动电机,使电机反转,锁住电机,利用刹车信号,停止给电机供电。现在电瓶车的电子报警锁,就充分利用了这些功能。

    无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。

    有刷电机与无刷电机的区别详解
      一、调速方式的区别

    实际上两种电机的控制都是调压,只是由于无刷直流采用了电子换向,所以要有数字控制才可以实现了,而有刷直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等传统模拟电路都可以控制,比较简单。

    1、有刷马达调速过程是调整马达供电电源电压的高低。调整后的电压电流通过整流子及电刷地转换,改变电极产生的磁场强弱,达到改变转速的目的。这一过程被称之为变压调速。

    2、无刷马达调速过程是马达的供电电源的电压不变,改变电调的控制信号,通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率,来实现转速的改变。这一过程被称之为变频调速。

    二、性能差异

    1、有刷电机结构简单、开发时间久、技术成

    有刷电机是传统产品,性能比较稳定。无刷电机是升级产品,其寿命性能比有刷电机好。但其控制电路比较复杂,对元件的老化筛选要求比较严格。

    无刷电机诞生不久,人们就发明了直流有刷电机。由于直流有刷电机机构简单,生产加工容易,维修方便,容易控制;直流电机还具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,所以一经问世就得到了广泛应用。

    2、直流有刷电机响应速度快,起动扭矩大

    直流有刷电机起动响应速度快,起动扭矩大,变速平稳,速度从零到最大几乎感觉不到振动,起动时可带动更大的负荷。无刷电机起动电阻大(感抗),所以功率因素小,起动扭矩相对较小,起动时有嗡嗡声,并伴随着强烈震动,起动时带动负荷较小。

    3、直流有刷电机运行平稳,起、制动效果好

    有刷电机是通过调压调速,所以起动和制动平稳,恒速运行时也平稳。无刷电机通常是数字变频控制,先将交流变成直流,直流再变成交流,通过频率变化控制转速,所以无刷电机在起动和制动时运行不平稳,振动大,只有在速度恒定时才会平稳。

    4、直流有刷电机控制精度高

    直流有刷电机通常和减速箱、译码器一起使用,使的电机的输出功率更大,控制精度更高,控制精度可以达到0.01毫米,几乎可以让运动部件停在任何想要的地方。所有精密机床都是采用直流电机控制精度。无刷电机由于在启动和制动时不平稳,所以运动部件每次都会停到不同的位置上,必须通过定位销或限位器才可以停在想要的位置上。

    5、直流有刷电机使用成本低,维修方便。
       由于直流有刷电机结构简单,生产成本低,生产厂家多,技术比较成熟,所以应用也比较广泛,比如工厂、加工机床、精密仪器等,如果电机故障,只需更换碳刷即可,每个碳刷只需要几元,非常便宜。无刷电机技术不成熟,价格较高,应用范围有限,主要应在恒速设备上,比如变频空调、冰箱等,无刷电机损坏只能更换。

    6、无电刷、低干扰

    无刷电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

    7、噪音低,运转顺畅

    无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。

    8、寿命长,低维护成本

    少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。

    无刷电机可连续工作20000小时左右,常规的使用寿命7-10年。碳刷电机:可连续工作5000小时左右,常规的使用寿命2-3年。

    9、应用场合不同

    无刷电机的设备可以运用于:乳制品行业、酿造行业、肉制品加工行业、豆制品加工行业、饮料加工行业、糕点加工业、药品业、电子精密厂、等一些更高要求的无尘车间等,像迪奥电器产的无刷电机(DIHOUR)干手器,运用到工厂里比较多。

    节能方面,相对而言,无刷电机的耗电量只是碳刷的1/3。

    ————————————————
    版权声明:本文为CSDN博主「千里沽山」的原创文章,感谢!!仅供参考。
    原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_42509369/java/article/details/88709566

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  • 直流有刷电机与无刷电机的区别

    万次阅读 2019-03-28 10:26:07
    首先介绍有刷电机与无刷电机工作原理,最后从调速方式及性能差异这两个方面详细的阐述了有刷电机与无刷电机的区别。  有刷电机与无刷电机工作原理  1、有刷电机  电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷...

    首先介绍有刷电机与无刷电机工作原理,最后从调速方式及性能差异这两个方面详细的阐述了有刷电机与无刷电机的区别。

     有刷电机与无刷电机工作原理

      1、有刷电机

                 

      电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不转,线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。在电动车行业有刷电机分高速有刷电机和低速有刷电机。有刷电机和无刷电机有很多区别,从名字上可以看出有刷电机有碳刷,无刷电机没有碳刷。

      有刷电机有定子和转子两大部分组成,定子上有磁极(绕组式或永磁式),转子有绕组,通电后,转子上也形成磁场(磁极),定子和转子的磁极之间有一个夹角,在定转子磁场(N极和S极之间)的相互吸引下,使电机旋转。改变电刷的位置,就可以改变定转子磁极夹角(假设以定子的磁极为夹角起始边,转子的磁极为另一边,由转子的磁极指向定子的磁极的方向就是电机的旋转方向)的方向,从而改变电机的旋转方向。

      2、无刷电机

                 

      无刷电机采取电子换向,线圈不动,磁极旋转。无刷电机,是使用一套电子设备,通过霍尔元件,感知永磁体磁极的位置,根据这种感知,使用电子线路,适时切换线圈中电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机。消除了有刷电机的缺点。

      这些电路,就是电机控制器。无刷电机的控制器,还可以实现一些有刷电机不能实现的功能,比如调整电源切换角,制动电机,使电机反转,锁住电机,利用刹车信号,停止给电机供电。现在电瓶车的电子报警锁,就充分利用了这些功能。

      无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。

     

      有刷电机与无刷电机的区别详解

      一、调速方式的区别

      实际上两种电机的控制都是调压,只是由于无刷直流采用了电子换向,所以要有数字控制才可以实现了,而有刷直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等传统模拟电路都可以控制,比较简单。

      1、有刷马达调速过程是调整马达供电电源电压的高低。调整后的电压电流通过整流子及电刷地转换,改变电极产生的磁场强弱,达到改变转速的目的。这一过程被称之为变压调速

      2、无刷马达调速过程是马达的供电电源的电压不变,改变电调的控制信号,通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率,来实现转速的改变。这一过程被称之为变频调速

     

      二、性能差异

      1、有刷电机结构简单、开发时间久、技术成

                有刷电机是传统产品,性能比较稳定。无刷电机是升级产品,其寿命性能比有刷电机好。但其控制电路比较复杂,对元件的老化筛选要求比较严格。

    无刷电机诞生不久,人们就发明了直流有刷电机。由于直流有刷电机机构简单,生产加工容易,维修方便,容易控制;直流电机还具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,所以一经问世就得到了广泛应用。

      2、直流有刷电机响应速度快,起动扭矩大

      直流有刷电机起动响应速度快,起动扭矩大,变速平稳,速度从零到最大几乎感觉不到振动,起动时可带动更大的负荷。无刷电机起动电阻大(感抗),所以功率因素小,起动扭矩相对较小,起动时有嗡嗡声,并伴随着强烈震动,起动时带动负荷较小。

      3、直流有刷电机运行平稳,起、制动效果好

      有刷电机是通过调压调速,所以起动和制动平稳,恒速运行时也平稳。无刷电机通常是数字变频控制,先将交流变成直流,直流再变成交流,通过频率变化控制转速,所以无刷电机在起动和制动时运行不平稳,振动大,只有在速度恒定时才会平稳。

      4、直流有刷电机控制精度高

      直流有刷电机通常和减速箱、译码器一起使用,使的电机的输出功率更大,控制精度更高,控制精度可以达到0.01毫米,几乎可以让运动部件停在任何想要的地方。所有精密机床都是采用直流电机控制精度。无刷电机由于在启动和制动时不平稳,所以运动部件每次都会停到不同的位置上,必须通过定位销或限位器才可以停在想要的位置上。

      5、直流有刷电机使用成本低,维修方便。 由于直流有刷电机结构简单,生产成本低,生产厂家多,技术比较成熟,所以应用也比较广泛,比如工厂、加工机床、精密仪器等,如果电机故障,只需更换碳刷即可,每个碳刷只需要几元,非常便宜。无刷电机技术不成熟,价格较高,应用范围有限,主要应在恒速设备上,比如变频空调、冰箱等,无刷电机损坏只能更换。

      6、无电刷、低干扰

      无刷电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

     7、噪音低,运转顺畅

      无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。

      8、寿命长,低维护成本

      少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。

    无刷电机可连续工作20000小时左右,常规的使用寿命7-10年。碳刷电机:可连续工作5000小时左右,常规的使用寿命2-3年。

          9、应用场合不同

             无刷电机的设备可以运用于:乳制品行业、酿造行业、肉制品加工行业、豆制品加工行业、饮料加工行业、糕点加工业、药品业、电子精密厂、等一些更高要求的无尘车间等,像迪奥电器产的无刷电机(DIHOUR)干手器,运用到工厂里比较多。

    节能方面,相对而言,无刷电机的耗电量只是碳刷的1/3。

     

     总而言之,有刷电机与无刷电机各有各的优缺点,主要根据应用场合和实际需求来选择,总结如下表所示:

           

     

              

     

     

     

     

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有刷直流电机