離心機(jī)學(xué)苑:實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)的速度與激情 ——離心機(jī)電機(jī)拖動控制系統(tǒng)簡介
2018-05-08(2758)次瀏覽
在實(shí)驗(yàn)室儀器圈,離心機(jī)是一位以速度著稱,充滿激情的運(yùn)動員,但他卻并非一介莽夫,而是一枚張弛有度。動靜皆宜的穩(wěn)健型選手。今天湘立小編和大家一起來聊聊實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)版的“速度與激情”,了解一下這位運(yùn)動員“動如脫兔,靜若處子”的情懷是如何養(yǎng)成的。
實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)目前普遍應(yīng)用電機(jī)直驅(qū)結(jié)構(gòu),采用直流無刷電機(jī)或交流變頻電機(jī)直接驅(qū)動轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。避免了齒輪傳動系統(tǒng)或皮帶傳動系統(tǒng)的效率損失,運(yùn)行更加節(jié)能,速度控制更加平穩(wěn),結(jié)構(gòu)可靠性更高。
對于直流電機(jī)驅(qū)動而言,驅(qū)動控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)電壓和電流來調(diào)控轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的速度和輸出扭矩。電機(jī)的輸出力矩正比于電流,輸出速度正比于電壓
圖1:直流電機(jī)的調(diào)速特性
直流無刷電機(jī)采用電子換向替代了有刷電機(jī)的機(jī)械換向,從而既保留了直流電機(jī)易于調(diào)控的優(yōu)點(diǎn),又避免了有刷換向產(chǎn)生的噪音、火花、碳刷磨損等負(fù)面因素。無刷直流電機(jī)內(nèi)部控制板上有三個霍爾傳感器和六個功率管,通過霍爾傳感器探測永磁型轉(zhuǎn)子體各磁極的相對運(yùn)行位置,引導(dǎo)六個功率管依次通斷來進(jìn)行電子換向,形成PWM方波驅(qū)動信號。將電能通過磁場轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的機(jī)械能輸出
圖2:直流無刷電機(jī)的調(diào)速電路原理
交流變頻電機(jī)通過變頻控制器調(diào)節(jié)輸出速度及扭矩。變頻控制器包含了整流、濾波、逆變?nèi)龎K功能電路,將電網(wǎng)工頻輸入的交流電先整流濾波形成平穩(wěn)的直流電,再將相對平穩(wěn)的直流電逆變?yōu)榭刂齐姍C(jī)的高頻交流電。
圖3:交流變頻電機(jī)的控制方式
目前實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)交流變頻控制普遍采用FOC矢量控制方式,FOC即Field Oriented Control磁場導(dǎo)向控制的簡寫,是一種利用調(diào)整變頻器的輸出頻率、輸出電壓的大小及相位角,從而控制電機(jī)內(nèi)部磁場及輸出轉(zhuǎn)矩的變頻控制方法,最終實(shí)現(xiàn)近似于直流電機(jī)的機(jī)械特性。由于處理時會將三相輸出電流及電壓以矢量來表示,因此通稱為矢量控制。
(文:湖南湘立科學(xué)儀器有限公司 市場與產(chǎn)品管理部)
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