基于單片機的交流串激電機速度控制

肖粵

摘要：隨著我國工業(yè)的發(fā)展以及技術(shù)的改革創(chuàng)新時，基于單片機的交流串激電機速度控制受到行業(yè)的重視，整個工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)，交流電機的調(diào)速控制是占有很大比例的電動機的調(diào)速中最凸顯的。設(shè)計出能夠進行有效操作的串激電機速度控制的裝置，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)由單片機傳輸?shù)挠|發(fā)信號以及調(diào)節(jié)零點信號之間延長的時間，更好地實現(xiàn)電動速度控制的過程。本文探析了基于單片機的交流串激電機速度控制。

關(guān)鍵詞：單片機；交流串激電機；速度控制

0 引言

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

1 串激電機的特性

1.1 串激電機的概念及特征

在一定程度上，了解串激電機的特性，主要是了解串激電機的概念以及串激電機的特征。對于串激電機的概念，實質(zhì)上串激電機屬于一種直流和交流兩用的電機，也就是串激電機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，因此串激電機常常被稱作是交直流兩用電機，或者是通用電機。

另外，串激電機的特征主要體現(xiàn)在其在電動工具中的廣泛應(yīng)用上，具體的特點有以下幾點：①串激電機使用非常方便。雖然串激電機本身的結(jié)構(gòu)是直流電機的結(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，交流電機的轉(zhuǎn)速會直接受到變化的電源頻率影響，然而單項串激電機卻不會被電源頻率所限制，因此可以將電機的轉(zhuǎn)速設(shè)計得更高。③串激電機具有非常好的啟動性能，在比較大的范圍內(nèi)進行平滑調(diào)試會更容易。④串激電機有著非常大的啟動轉(zhuǎn)矩，還有非常強的過載能力。⑤串激電機具有比較低的成本。單項串激電機的不足就是其的結(jié)構(gòu)設(shè)計非常復(fù)雜，這樣將其由交流換成直流電機非常困難，即使可以進行換向，也會出現(xiàn)非常大的火花，換向速度無法實現(xiàn)之前的速度，機械特性較軟，還會產(chǎn)生非常大的震動噪聲以及無線電干擾。

1.2 串激電機的工作原理

在工作運行過程中，當(dāng)上部定子線圈有流經(jīng)的電流時，會出現(xiàn)方向一定的磁場，之后借助碳刷的作用進行換向，經(jīng)過轉(zhuǎn)子繞組的過程中將這些分成上、下并聯(lián)支路，外部磁場作用力就會作用在導(dǎo)流的轉(zhuǎn)子線圈上，能夠更加容易轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中的電流也會在銅頭的作用下一直維持著連續(xù)以及上下對稱。最后，電流從另一個碳刷出來就能夠進入下部定子。在這個過程中，還應(yīng)用到左手定則：當(dāng)處于逆時針方向的電機，存在電源的極性相反狀況時，就會同時改變電樞電流以及磁通電流的方向，而其旋轉(zhuǎn)的方向不會出現(xiàn)任何的變化。由此可知，電源改變其自身的極性對串激電機的轉(zhuǎn)向不會產(chǎn)生任何影響。

2 串激電機速度控制

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、雙向可控硅、數(shù)碼管、光耦合器、編碼盤以及單片機最小系統(tǒng)。通常情況下，對其進行控制主要是控制電機的調(diào)速控制、系統(tǒng)的控制、脈沖個數(shù)的檢測等。

2.2 調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)電機原理可以了解到：調(diào)節(jié)小功率單相交流串激電動機的轉(zhuǎn)速可以從以下有效的變量進行：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，還需要借助雙向可控硅，其具有的特點就是在導(dǎo)通之后，就可以在去掉其具有的觸發(fā)信號之后，依然維持好正常的導(dǎo)通；倘若交流電壓編程為0，那么就會出現(xiàn)自動關(guān)斷的情況。為了更加精確地控制好速度，可以通過延時來實現(xiàn)，具體延長時間可以借助相關(guān)的算法進行計算。在結(jié)束延時的時候，單片機送出觸發(fā)信號使光耦合器導(dǎo)通，光耦合器控制著雙向可控硅的導(dǎo)通，這段時間越長，出現(xiàn)的輸電電壓越小，晶閘管的導(dǎo)通角越小，電機速度也就越慢。

3 結(jié)語

綜上所述，在對可控硅的導(dǎo)通角的大小進行調(diào)節(jié)之后，就能夠很好地控制好串激電機的速度調(diào)節(jié)，同時基于單片機控制其零點信號以及觸發(fā)信號之間產(chǎn)生的延長時間會影響導(dǎo)通角的大小。為了更加精確地控制好串激電機的速度，可以借助計算延時時間來實現(xiàn)，讓整個系統(tǒng)更加精準(zhǔn)以及更加穩(wěn)定。與此同時，因為相對普通電機，串激電機具有一些非常明顯的優(yōu)勢和特點，這就會促使整個設(shè)計過程更加精簡，其中就省去了很多不必要的復(fù)雜問題。在運行串激電機的過程中，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的時候，會有非常大的火花產(chǎn)生，同時也會相應(yīng)地減少串激電機的轉(zhuǎn)速，這樣就會直接性地影響電機的使用壽命，無法有效地提高其使用效率。