電機基礎知識
一、電機分類
1、直流有刷電機:只需調整電壓,即可調整轉速
2、直流無刷電機:無電刷和換向器的電機
3、舵機:特殊直流電機,自帶控制器,舵機本身是閉環控制系統(伺服系統)。給舵機發送指令信號,可以將指令信號變換成軸的角度并保持住,即便負載變化,也能夠自動調節。
4、步進電機:將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機,轉速、停止的位置取決于脈沖信號的頻率和脈沖個數,不受負載變化影響。
5、伺服電機:伺服系統中控制機械元件運轉的電動機,需要驅動器構成完整伺服系統,能準確控制速度、位置。
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疑問點1:伺服控制和pid控制?
伺服控制和PID控制是實現自動控制系統中常用的兩種方法。它們可以應用于各種控制系統中,包括機械系統、電子系統、工業過程控制等。
1.伺服控制:
伺服控制是一種通過測量和反饋系統輸出來實現精確位置或速度控制的方法。伺服系統通常由一個電機、傳感器、控制器和負載組成。傳感器用于測量系統的實際輸出,控制器根據測量值和期望值之間的差異,計算出適當的控制信號發送給電機,以實現對負載的準確控制。伺服控制器可根據需要進行位置控制或速度控制。
2.PID控制:
PID控制是一種經典的控制算法,通過對系統誤差、誤差變化率和誤差累積進行比例、積分和微分操作,計算出一個調節量來控制系統的行為。PID控制器根據系統輸出和期望值之間的差異,分別計算比例項、積分項和微分項,并將這些項線性加權得到最終的控制信號。比例項用于快速響應系統誤差,積分項用于消除穩態誤差,微分項用于抑制系統過沖和振蕩。
相同點:
3.伺服控制和PID控制都是實現自動控制系統的方法。
4.兩種方法都依賴于對系統輸出進行測量和反饋。
5.伺服控制和PID控制都可以用于位置或速度控制。
不同點:
6.伺服控制是一種更為綜合的控制方法,它包含了更多的控制元素和硬件組件,如傳感器、電機和負載。
7.PID控制是一種基于誤差和誤差變化率的簡單控制算法,它只需要一個控制器來計算控制信號。
8.伺服控制通常具有更高的控制精度和響應速度,而PID控制通常更易于實現和調整。
在實際應用中,選擇伺服控制還是PID控制要根據具體的系統要求和性能需求來決定。伺服控制適用于要求高精度和高速響應的應用,例如機器人控制和精密定位系統。而PID控制則適用于一般工業控制和調節過程中的大多數應用,例如溫度控制和流量控制等。
疑問點2:什么是電刷?
電刷是一種用于直流電機或發電機中的關鍵部件。電刷通常由碳或其他導電材料制成,是連接電源和旋轉部分(如轉子)之間的接觸點。
在直流電機或發電機中,電刷起到兩個主要作用:
1.供電:電刷與旋轉部分(如轉子)接觸,并通過電刷與電樞(電機的定子)之間的接觸點,將電流引入旋轉部分。這使得電機或發電機能夠從電源中獲取能量或將能量轉換成電能。
2.電流反轉:由于電刷與旋轉部分的接觸,電刷能夠反轉電流的方向。在旋轉過程中,電刷會與旋轉部分的不同電極接觸,使電流方向相應地改變,從而實現旋轉部分的換向。這對于直流電機的正常運轉至關重要。
需要注意的是,在一些現代的電動機和發電機設計中,電刷被一種更先進的技術所取代,例如無刷直流電機(BLDC)或無刷交流電機(BLAC)。無刷電機使用傳感器和電子控制器來實現電流的換向,避免了傳統電刷的使用。這種設計可以提供更高的效率和可靠性,并減少了摩擦和磨損。
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二、各類電機特點
1、直流有刷電機:驅動簡單,成本低廉,但是噪音大,故障較多,壽命也相對較短。
2、直流無刷電機:噪音低,運轉流暢,高速,壽命更長,但是控制較為復雜。
3、舵機:自成閉環控制系統,角度控制優秀,價格低,但是帶負載的能力較弱。
4、步進電機:結構簡單,驅動方便,沒有積累誤差,不過因為其可能存在丟步現象,常用于對精度要求不高的場合。
5、伺服電機:速度、位置控制精確,可低速運行,效率高,壽命長,可以說是目前最為可靠的一類電機。但是價格較高。
三、常用名詞
1、轉速:電機輸出軸的速度,單位r/min(轉每分鐘),常用RPM表示
2、輸出扭矩:表示電機輸出軸可以輸出力的大小,單位N.m或者kg.cm
3、工作電壓:正常工作電壓
4、額定電流:電機正常工作時的電流
5、堵轉電流:電機負載過大,驅動力不足,發生堵轉時的電流

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