單相直流無刷電機實驗報告-資料下載頁
2025-09-28 07:47本頁面
【導(dǎo)讀】a通過動手拆卸風(fēng)扇，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解單相直流無刷電機的物理結(jié)構(gòu)；無刷電動機的調(diào)速特性。本實驗的實驗對象為軸流風(fēng)扇用直流無刷電動機，型號為NMB2406KL-04W-B36，額定電流。其所屬型號系列（NMB2406-. 萬用表，電壓源，示波器，光電反射式轉(zhuǎn)速表，電烙鐵等。散熱風(fēng)扇從通電切換磁場的方式區(qū)分，可以分為有刷和無刷兩種。機壽命短，會產(chǎn)生電火花。無刷電機沒有碳刷的磨損，壽命長，容易高速運行，分為轉(zhuǎn)子和定子兩部分。轉(zhuǎn)子包括扇葉、軸心、磁環(huán)、磁環(huán)外框及油圈。定子包括軸承、PCB驅(qū)動電路等。驅(qū)動控制部分主要由霍爾元件，驅(qū)動芯片等組成。電機繞組部分，由矽鋼片、漆包線和上下絕緣線架組成。N、S極和控制信號，不斷改變繞組極性，推動磁框運轉(zhuǎn)，達到做功的目的。風(fēng)扇除正負兩條電源線以外，還有第三條線，輸出RD信號。高壓信號反饋給系統(tǒng)報警。根據(jù)實驗對象的特點，設(shè)計實驗方案。無火花，已逐漸取代有刷電機。
【正文】 流無刷電機為同步電機，可以得到轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系為 n =60*f/2。誤差定義為 ： （測量頻率速度 測量轉(zhuǎn)速） /測量頻率速度。 得到升壓時的機械特性表為 電壓（ V） 轉(zhuǎn)速（ rpm） 控制信號頻率 （ Hz） 速度與控制 信號誤差 2216 73 % 2533 83 % 2592 86 % 2628 88 % 2643 90 % 2709 92 % 2821 95 % 2982 98 % 3087 103 % 3228 108 % 實驗測得該風(fēng)扇的啟動電壓約為 。 電機在啟動電壓下工作時，轉(zhuǎn)速較低，電流小，轉(zhuǎn)矩也小，但是由于是風(fēng)扇類負載，負載轉(zhuǎn)矩與速度的平方成比例，因而，轉(zhuǎn)速較低時負載也不會大，較小的啟動轉(zhuǎn)矩也是可以的。 從表中可以看出速度與控制信號的誤差很小，即兩者之間無滑差，為同步電機。由于風(fēng)扇的控制系統(tǒng)為開環(huán)控制，速度給定信號一直處于波動狀態(tài)，所以通過示波器讀取控制信號頻率與光電反射式測速計測速測得的不是同一個速度值，會造成兩者有計算出的正負偏差。從數(shù)據(jù)上也可以看出在 8V 左右，誤差比較大，在降壓時測速時計算出的誤差也表明這兩個電壓位置誤差大，可能的原因有：一 ， 這兩個測速點上測速時， 電機本身產(chǎn)生的震動比較大 ，由于風(fēng)扇沒有固定，產(chǎn)生了震動，造成測速不準(zhǔn) ；二，芯片 在這兩個電壓點附近控制出現(xiàn)錯誤，可能是霍爾提供的控制信號與驅(qū)動芯片輸出的驅(qū)動量不一致造成 。 從圖上可以看出，電壓與轉(zhuǎn)速近似成線性關(guān)系，也說明了電壓與頻率成等比例關(guān)系。 在額定電壓的情況下，逐步降低電壓至初試運轉(zhuǎn)電壓，讀取并記錄電機轉(zhuǎn)速 n，驅(qū)動電源頻率 f。 電壓（ V） 轉(zhuǎn)速（ rpm） 控制信號頻率 （ Hz） 速度與控制 信號誤差 3228 108 % 3102 103 % 2974 99 % 2826 94 % 2793 92 % 2710 88 % 2632 86 % 2598 85 % 2485 82 % 2197 73 % 0 0 0 從數(shù)據(jù)上可以看出轉(zhuǎn)速與頻率的誤差很小，為同步運行。 8V時誤差也是很大。 但是 系統(tǒng)最低工作電壓約為 ， 比 啟動電壓 要低 。 21002300250027002900310033004 6 8 10 12 14轉(zhuǎn)速 電壓曲線 電壓與轉(zhuǎn)速近似為線性關(guān)系。 從以上的拆卸圖、實驗數(shù)據(jù)及波形上可以看出，單相直流無刷電動機結(jié)構(gòu)簡單，單相供電，其控制特性接近直流電機，即電壓與轉(zhuǎn)速成比例，控制規(guī)則簡單，且表現(xiàn)出了其同步電機的特性。用 LB861 這種專用驅(qū)動芯片，使控制驅(qū)動電流簡單。雖然其起動轉(zhuǎn)矩不大，轉(zhuǎn)矩脈動較大，但是對于散熱風(fēng)扇等對起動轉(zhuǎn)矩及運行負載平穩(wěn)性要求不高的場合，采用單相直流無刷電機 ， 能夠提供比有刷的直流電機更高的轉(zhuǎn)速 ， 而且電機結(jié)構(gòu)，控制電路簡單，可以節(jié)約成本 。 六、 實驗總結(jié) 本次實驗讓我對無刷直流電機的結(jié)構(gòu)和工作原理有了更加深刻的理解。不是書本上抽象的描述，通過實際的拆卸電機，才能理解電機繞組的特點和相應(yīng)的作用， 為什么不能反轉(zhuǎn) ，為什么繞組要反接等等。同時通過自己的實踐，發(fā)現(xiàn)了一些以前不曾考慮到的問題，比方說霍爾傳感器要如何分布等等。 這次實驗我遇到的最大困難是 PCB 控制電路原理的分析。由于 LB1861 數(shù)據(jù)手冊寫的很粗糙，所以我只大概理解了電路的工作原理，很多細節(jié)問題還有待更深入的學(xué)習(xí)。 實驗的原理看似簡單，但具體操作時，才發(fā)現(xiàn)會有很多小的問題。正是這些小的積累，讓我一步步提高。 21002300250027002900310033004 6 8 10 12 14轉(zhuǎn)速 電壓曲線
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