pwm控制電機轉速原理淺析

首先我們要明白電機的原理

電機 簡單來說就是 實現電能與機械能相互轉換的電工設備

那麼我們經常使用的直流電機原理就是:

電生磁:通電導線會產生磁場
在這裏插入圖片描述
也就是電磁感應 旋轉磁場帶動轉子轉動。
電動機是由定子和轉子組成,一個產生旋轉磁場,一個爲磁極,電機的轉子(軸承)就轉起來了。

這便實現了 電能->磁能->機械能的轉換

下面兩個圖可以更直觀的理解:
在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述

那麼關於電機我們不做深究,
我們只需要知道,電機的本質,就是線圈 也就是電感元件

同時我們知道電感有防止電流突變的作用

關於PWM的原理請參照這篇博客:

《PWM原理 PWM頻率與佔空比詳解》

那麼,我們來淺析一下:

通電導線在磁場中受到的力稱爲安培力
而安培力的公式:
F=BIL

在其他條件不變的情況下,控制其通過的電流即控制安培力的大小

那麼,電機的電阻R 是基本不變的 電流I 就等於 I = U/R

F= BLU/R

在R B L不變的情況 控制安培力的大小,本質就是修改供電電壓的大小

我們也就知道,控制電機轉速的本質就是給電機供不同的供電電壓

電壓越大,電機轉速越快

那麼我們知道 PWM的本質就是脈寬調製,通過輸出不同的佔空比,從而將直流電壓轉換成不同電壓值的模擬信號

具體看這裏:
《PWM原理 PWM頻率與佔空比詳解》

原理:
佔空比可以實現對電機轉速的調節,我們知道,佔空比是高電平在一個週期之中的比值,高電平的所佔的比值越大,佔空比就越大,對於直流電機來講,電機輸出端引腳是高電平電機就可以轉動,當輸出端高電平時,電機會轉動,但是是一點一點的提速,在高電平突然轉向低電平時,電機由於電感有防止電流突變的作用是不會停止的,會保持這原有的轉速,以此往復,電機的轉速就是週期內輸出的平均電壓值,所以實質上我們調速是將電機處於一種,似停非停,似全速轉動又非全速轉動的狀態,那麼在一個週期的平均速度就是我們佔空比調出來的速度了,

總結: 在電機控制中,電壓越大,電機轉速越快,而通過PWM輸出不同的模擬電壓,便可以使電機達到不同的輸出轉速

當然,在電機控制中,不同的電機都有其適應的頻率 頻率太低會導致運動不穩定,如果頻率剛好在人耳聽覺範圍,有時還會聽到呼嘯聲。頻率太高的電機可能反應不過來

正常的電機頻率在 6-16kHZ之間爲好

輸出的電壓就不同,電機轉速就不同。那我們可以知道,通過滑動變阻器或者更換不同電壓的電源都可以實現電機的調速,但是在實際應用中顯然pwm更方便些。

專業一點的話就是:

所謂PWM就是脈寬調製器,通過調製器給電機提供一個具有一定頻率的脈衝寬度可調的脈衝電。脈衝寬度越大即佔空比越大,提供給電機的平均電壓越大,電機轉速就高。反之脈衝寬度越小,則佔空比越越小。提供給電機的平均電壓越小,電機轉速就低。

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