肖粵

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展以及技術(shù)的改革創(chuàng)新時(shí)，基于單片機(jī)的交流串激電機(jī)速度控制受到行業(yè)的重視，整個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)，交流電機(jī)的調(diào)速控制是占有很大比例的電動(dòng)機(jī)的調(diào)速中最凸顯的。設(shè)計(jì)出能夠進(jìn)行有效操作的串激電機(jī)速度控制的裝置，可以結(jié)合可控硅結(jié)合相應(yīng)的硬件以及軟件，主要是借助調(diào)節(jié)由單片機(jī)傳輸?shù)挠|發(fā)信號(hào)以及調(diào)節(jié)零點(diǎn)信號(hào)之間延長(zhǎng)的時(shí)間，更好地實(shí)現(xiàn)電動(dòng)速度控制的過(guò)程。本文探析了基于單片機(jī)的交流串激電機(jī)速度控制。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；交流串激電機(jī)；速度控制

0 引言

我國(guó)電氣時(shí)代的發(fā)展進(jìn)程的加快，不僅僅加快了發(fā)展工業(yè)化發(fā)展的步伐，同時(shí)還有效地促進(jìn)了了我國(guó)科技的進(jìn)步，并且科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)了電能工具的發(fā)展、改革和創(chuàng)新。最重要的電動(dòng)工具元件就是電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的工作效率以及性能受到的關(guān)注越來(lái)越多。由于串激電機(jī)成本低、調(diào)速方便、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較大，以及使用非常方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在市場(chǎng)中擁有的家用電器以及電動(dòng)工具中，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1 串激電機(jī)的特性

1.1 串激電機(jī)的概念及特征

在一定程度上，了解串激電機(jī)的特性，主要是了解串激電機(jī)的概念以及串激電機(jī)的特征。對(duì)于串激電機(jī)的概念，實(shí)質(zhì)上串激電機(jī)屬于一種直流和交流兩用的電機(jī)，也就是串激電機(jī)既可以工作在只有交流電源的工作狀態(tài)下，也可以工作在只有直流電源的工作狀態(tài)下，因此串激電機(jī)常常被稱作是交直流兩用電機(jī)，或者是通用電機(jī)。

另外，串激電機(jī)的特征主要體現(xiàn)在其在電動(dòng)工具中的廣泛應(yīng)用上，具體的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：①串激電機(jī)使用非常方便。雖然串激電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)是直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，然而其卻能夠在直流以及交流狀態(tài)下兩用，因此使用非常方便。②串激電機(jī)的功率、效率以及轉(zhuǎn)速因數(shù)都非常高，并且其還具有比較輕的重量以及比較小的體積。另外，交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)直接受到變化的電源頻率影響，然而單項(xiàng)串激電機(jī)卻不會(huì)被電源頻率所限制，因此可以將電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)得更高。③串激電機(jī)具有非常好的啟動(dòng)性能，在比較大的范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)試會(huì)更容易。④串激電機(jī)有著非常大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，還有非常強(qiáng)的過(guò)載能力。⑤串激電機(jī)具有比較低的成本。單項(xiàng)串激電機(jī)的不足就是其的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，這樣將其由交流換成直流電機(jī)非常困難，即使可以進(jìn)行換向，也會(huì)出現(xiàn)非常大的火花，換向速度無(wú)法實(shí)現(xiàn)之前的速度，機(jī)械特性較軟，還會(huì)產(chǎn)生非常大的震動(dòng)噪聲以及無(wú)線電干擾。

1.2 串激電機(jī)的工作原理

在工作運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)上部定子線圈有流經(jīng)的電流時(shí)，會(huì)出現(xiàn)方向一定的磁場(chǎng)，之后借助碳刷的作用進(jìn)行換向，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子繞組的過(guò)程中將這些分成上、下并聯(lián)支路，外部磁場(chǎng)作用力就會(huì)作用在導(dǎo)流的轉(zhuǎn)子線圈上，能夠更加容易轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中的電流也會(huì)在銅頭的作用下一直維持著連續(xù)以及上下對(duì)稱。最后，電流從另一個(gè)碳刷出來(lái)就能夠進(jìn)入下部定子。在這個(gè)過(guò)程中，還應(yīng)用到左手定則：當(dāng)處于逆時(shí)針?lè)较虻碾姍C(jī)，存在電源的極性相反狀況時(shí)，就會(huì)同時(shí)改變電樞電流以及磁通電流的方向，而其旋轉(zhuǎn)的方向不會(huì)出現(xiàn)任何的變化。由此可知，電源改變其自身的極性對(duì)串激電機(jī)的轉(zhuǎn)向不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

2 串激電機(jī)速度控制

2.1 硬件組成部分

組成系統(tǒng)硬件的部分有很多，主要有串激電機(jī)、雙向可控硅、數(shù)碼管、光耦合器、編碼盤以及單片機(jī)最小系統(tǒng)。通常情況下，對(duì)其進(jìn)行控制主要是控制電機(jī)的調(diào)速控制、系統(tǒng)的控制、脈沖個(gè)數(shù)的檢測(cè)等。

2.2 調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)電機(jī)原理可以了解到：調(diào)節(jié)小功率單相交流串激電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以從以下有效的變量進(jìn)行：①改變電樞電壓U；②改變定子磁通；③改變電樞回路電阻R。另外，調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還需要借助雙向可控硅，其具有的特點(diǎn)就是在導(dǎo)通之后，就可以在去掉其具有的觸發(fā)信號(hào)之后，依然維持好正常的導(dǎo)通；倘若交流電壓編程為0，那么就會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)關(guān)斷的情況。為了更加精確地控制好速度，可以通過(guò)延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體延長(zhǎng)時(shí)間可以借助相關(guān)的算法進(jìn)行計(jì)算。在結(jié)束延時(shí)的時(shí)候，單片機(jī)送出觸發(fā)信號(hào)使光耦合器導(dǎo)通，光耦合器控制著雙向可控硅的導(dǎo)通，這段時(shí)間越長(zhǎng)，出現(xiàn)的輸電電壓越小，晶閘管的導(dǎo)通角越小，電機(jī)速度也就越慢。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)可控硅的導(dǎo)通角的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)之后，就能夠很好地控制好串激電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，同時(shí)基于單片機(jī)控制其零點(diǎn)信號(hào)以及觸發(fā)信號(hào)之間產(chǎn)生的延長(zhǎng)時(shí)間會(huì)影響導(dǎo)通角的大小。為了更加精確地控制好串激電機(jī)的速度，可以借助計(jì)算延時(shí)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，讓整個(gè)系統(tǒng)更加精準(zhǔn)以及更加穩(wěn)定。與此同時(shí)，因?yàn)橄鄬?duì)普通電機(jī)，串激電機(jī)具有一些非常明顯的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，這就會(huì)促使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程更加精簡(jiǎn)，其中就省去了很多不必要的復(fù)雜問(wèn)題。在運(yùn)行串激電機(jī)的過(guò)程中，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的時(shí)候，會(huì)有非常大的火花產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)相應(yīng)地減少串激電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣就會(huì)直接性地影響電機(jī)的使用壽命，無(wú)法有效地提高其使用效率。