恒矩电机调速电路分享

本文解释了直流电机控制器，该控制器具有恒定的扭矩补偿功能，使电机能够以一致的速度运行，而不管其负载如何。

普通速度控制器的缺点

大多数简单速度控制器的一个缺点是它们只为电机提供预定的恒定电压。因此，由于没有扭矩补偿，速度不会保持恒定，并且会随着电机上的负载而变化。

例如，在模型火车中，使用简单的控制器，火车的速度随着爬坡度逐渐降低，并在下坡时加速。

因此，对于模型列车，为保持所选电机速度而进行的电位控制调整同样会根据发动机可能牵引的负载而偏离。

本文中介绍的恒矩电机速度控制器电路通过跟踪电机速度并在预定控制设置下保持恒定来摆脱此问题，无论电机上的负载如何。

该电路可应用于大多数使用直流永磁电机的型号。

计算反电动势系数

电机端子两端的电压由几个因素组成，即电机产生的背部e.m.f.和电枢电阻两端的电压降。

电机绕组产生的反电动势通常与电机速度成正比，这意味着可以通过测量反电动势含量来监控电机速度。但是，主要问题是将反e.m.f.与电枢电阻电压隔离和检测。

假设一个单独的电阻器与电机串联，那么考虑到一个公共的单个电流通过该电阻器并穿过电枢电阻，两个串联电阻两端的压降很可能等同于电枢电阻两端的压降。

实际上，可以假设当这两个电阻值相同时，每个电阻上的两个电压幅度也将相似。有了这些数据，就可以从电机电压中扣除R3的压降，并获得处理所需的e.m.f值。

加工反电动势以实现恒定扭矩

所提出的电路持续监控后部e.m.f.并相应地调节电机电流，以确保在指定的电位器控制设置下，后背e.m.f.以及电机速度保持在恒定扭矩。

为了使电路描述更容易，认为P2被调整并保持在其中心位置，并且电阻R3被选择为等效于电机电枢的电阻值。

计算电机电压

电机电压可以通过添加背面e.m.f来计算。Va随着电压下降在电机两端的内阻Vr。

考虑到R3降低电压Vr，输出电压Vo将等于Va + 2 V。

IC1反相输入（-）处的电压为Va + Vr，同相输入（+）处的电压为：

Vi + （Va + 2Vr - Vi） / 2

由于上述两个电压幅度应该相等，因此我们将上述等式组织为：

Va + Vr = Vi + （Va + 2Vr - Vi） / 2

简化此等式得到 Va = Vi。

上式表明，电机的背面e.m.f.始终保持在与控制电压相同的水平。这允许电机在P1速度调节的任何指定设置下以恒定的速度和扭矩工作。

包括P2以补偿R3电阻和电枢电阻之间可能存在的差异水平。它通过调整同相输入运算放大器上的正反馈幅度来实现这一点。

运算放大器LM3140基本上将电机电枢两端产生的电压与电机两端的反电动势等效电压进行比较，并调节T1 2N3055的基极电位。

配置为发射极跟随器的T1根据其基本电位调节电机的速度。当运算放大器检测到更高的反电动势时，它会增加电机两端的电压，从而导致电机速度增加，反之亦然。

T1 应安装在合适的散热器上才能正常工作。

如何设置电路

恒转矩电机速度控制器电路的设置是通过用变化负载的电机调整P2来完成的，直到电机达到恒定转矩，而不管负载条件如何。

当电路应用于模型列车时，必须注意不要将P2转向P1太多，这可能导致模型列车减速，相反，P2不得向相反方向转弯太多，这可能会导致列车速度在爬上坡时实际上变快。