直流電動機 [1] 是將直流電能轉換為機械能的電動機。因其良好的調速性能而在電力拖動中得到廣泛應用。直流電動機按勵磁方式分為永磁、他勵和自勵3類，其中自勵又分為并勵、串勵和復勵3種。當直流電源通過電刷向電樞繞組供電時，電樞表面的N極下導體可以流過相同方向的電流，根據(jù)左手定則導體將受到逆時針方向的力矩作用;電樞表面S極下部分導體也流過相同方向的電流，同樣根據(jù)左手定則導體也將受到逆時針方向的力矩作用。這樣，整個電樞繞組即轉子將按逆時針旋轉，輸入的直流電能就轉換成轉子軸上輸出的機械能。由定子和轉子組成，定子：基座，主磁極，換向極，電刷裝置等;轉子(電樞)：電樞鐵心，電樞繞組，換向器，轉軸和風扇等。

直流電機里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉子上的線圈產生安培力，當轉子上的線圈與磁場平行時，再繼續(xù)轉受到的磁場方向將改變，因此此時轉子末端的電刷跟轉換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產生的洛倫茲力方向不變，所以電機能保持一個方向轉動。

直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?

感應電動勢的方向按右手定則確定(磁感線指向手心，大拇指指向導體運動方向，其他四指的指向就是導體中感應電動勢的方向)。

導體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩，轉矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉動。如果此電磁轉矩能夠克服電樞上的阻轉矩(例如由摩擦引起的阻轉矩以及其它負載轉矩)，電樞就能按逆時針方向旋轉起來。

什么是直流?想必不少電氣小白都一知半解!直流就是：電流流向始終不變。電流是由正極，經導線、負載，回到負極，通路中，電流的方向始終不變，所以我們將輸出這固定電流方向的電源，稱為"直流電源"。簡記為dc，如：干電池、鉛蓄電池。

在電子技術發(fā)展的今天，直流電源的使用比交流電更為廣泛。例如我們的電腦，電視，微波爐，手機等許多電子設備都是用的是直流電。就算工業(yè)中也有大量的工控設備使用直流電。只不過大多數(shù)除移動設備外，這些直流都是由交流變換而來。

而直流電機的應用是非常廣泛的。所以直流電機的控制是一門很實用的技術。下面我們一起來詳細了解一下各種直流電機的控制技術。

有關直流電動機正反轉的接線圖，電樞可逆，用接觸器將電機的主回路的正、負極對調一下即可，磁場可逆，用接觸器將電機的勵磁回路的正、負極對調一下即可。

說明：

1.電樞可逆，用接觸器將電機的主回路的正、負極對調一下就可以。

2.磁場可逆，用接觸器將電機的勵磁回路的正、負極對調一下就可以。

3.二者均實現(xiàn)電機的正反轉，取其一即可。

直流電機具有優(yōu)良的調速特性，?調速平滑、方便、調速范圍廣，?過載能力強，?可以實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉，?能滿足生產過程中自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，?因此在工業(yè)控制領域，?直流電機得到了廣泛的應用。

許多半導體公司推出了直流電機專用驅動芯片，?但這些芯片多數(shù)只適合小功率直流電機，?對于大功率直流電機的驅動，?其集成芯片價格昂貴。?基于此，?本文詳細分析和探討了較大功率直流電機驅動電路設計中可能出現(xiàn)的各種問題，?有針對性設計和實現(xiàn)了一款基于25D60-24A?的直流電機驅動電路。?該電路驅動功率大，?抗干擾能力強，?具有廣泛的應用前景。

H?橋功率驅動電路的設計

在直流電機中，?可以采用GTR?集電極輸出型和射極輸出性驅動電路實現(xiàn)電機的驅動，?但是它們都屬于不可逆變速控制，?其電流不能反向，?無制動能力，?也不能反向驅動，?電機只能單方向旋轉，?因此這種驅動電路受到了很大的限制。對于可逆變速控制，?H?橋型互補對稱式驅動電路使用最為廣泛。可逆驅動允許電流反向，?可以實現(xiàn)直流電機的四象限運行，?有效實現(xiàn)電機的正、反轉控制。?而電機速度的控制主要有三種，?調節(jié)電樞電壓、減弱勵磁磁通、改變電樞回路電阻。?三種方法各有優(yōu)缺點，?改變電樞回路電阻只能實現(xiàn)有級調速，?減弱磁通雖然能實現(xiàn)平滑調速，?但這種方法的調速范圍不大，?一般都是配合變壓調速使用。?因此在直流調速系統(tǒng)中，?都是以變壓調速為主，?通過PWM(Pulse?Width?Modulation)信號占空比的調節(jié)改變電樞電壓的大小，?從而實現(xiàn)電機的平滑調速。

H?橋驅動原理

要控制電機的正反轉，?需要給電機提供正反向電壓，?這就需要四路開關去控制電機兩個輸入端的電壓。?當開關S1?和S4?閉合時，?電流從電機左端流向電機的右端，?電機沿一個方向旋轉;當開關S2?和S3?閉合時，?電流從電機右端流向電機左端，?電機沿另一個方向旋轉，?H?橋驅動原理等效電路圖如圖1?所示。

一、 直流電機驅動電路的設計目標

在直流電機驅動電路的設計中，主要考慮一下幾點：

1.功能：電機是單向還是雙向轉動?需不需要調速?對于單向的電機驅動，只要用一個大功率三極管或場效應管或繼電器直接帶動電機即可，當電機需要雙向轉動時，可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速，只要使用繼電器即可;但如果需要調速，可以使用三極管，場效應管等開關元件實現(xiàn)PWM(脈沖寬度調制)調速。

2. 性能：對于PWM調速的電機驅動電路，主要有以下性能指標。

1)輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅動多大功率的電機。

2)效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會減少驅動電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關工作狀態(tài)和防止共態(tài)導通(H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個問題，即兩個功率器件同時導通使電源短路)入手。

3)對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現(xiàn)隔離。

4)對電源的影響。共態(tài)導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染;大的電流可能導致地線電位浮動。

5)可靠性。電機驅動電路應該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負載，電路都是安全的。