在實(shí)驗(yàn)室儀器圈，離心機(jī)是一位以速度著稱，充滿激情的運(yùn)動(dòng)員，但他卻并非一介莽夫，而是一枚張弛有度。動(dòng)靜皆宜的穩(wěn)健型選手。今天湘立小編和大家一起來(lái)聊聊實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)版的“速度與激情”，了解一下這位運(yùn)動(dòng)員“動(dòng)如脫兔，靜若處子”的情懷是如何養(yǎng)成的。

實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)目前普遍應(yīng)用電機(jī)直驅(qū)結(jié)構(gòu)，采用直流無(wú)刷電機(jī)或交流變頻電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。避免了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)或皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)的效率損失，運(yùn)行更加節(jié)能，速度控制更加平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)可靠性更高。

對(duì)于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)而言，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)電壓和電流來(lái)調(diào)控轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的速度和輸出扭矩。電機(jī)的輸出力矩正比于電流，輸出速度正比于電壓

圖1：直流電機(jī)的調(diào)速特性

直流無(wú)刷電機(jī)采用電子換向替代了有刷電機(jī)的機(jī)械換向，從而既保留了直流電機(jī)易于調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，又避免了有刷換向產(chǎn)生的噪音、火花、碳刷磨損等負(fù)面因素。無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)部控制板上有三個(gè)霍爾傳感器和六個(gè)功率管，通過(guò)霍爾傳感器探測(cè)永磁型轉(zhuǎn)子體各磁極的相對(duì)運(yùn)行位置，引導(dǎo)六個(gè)功率管依次通斷來(lái)進(jìn)行電子換向，形成PWM方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)。將電能通過(guò)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的機(jī)械能輸出

圖2：直流無(wú)刷電機(jī)的調(diào)速電路原理

交流變頻電機(jī)通過(guò)變頻控制器調(diào)節(jié)輸出速度及扭矩。變頻控制器包含了整流、濾波、逆變?nèi)龎K功能電路，將電網(wǎng)工頻輸入的交流電先整流濾波形成平穩(wěn)的直流電，再將相對(duì)平穩(wěn)的直流電逆變?yōu)榭刂齐姍C(jī)的高頻交流電。

 圖3：交流變頻電機(jī)的控制方式

目前實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)交流變頻控制普遍采用FOC矢量控制方式，FOC即Field Oriented Control磁場(chǎng)導(dǎo)向控制的簡(jiǎn)寫，是一種利用調(diào)整變頻器的輸出頻率、輸出電壓的大小及相位角，從而控制電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)及輸出轉(zhuǎn)矩的變頻控制方法，最終實(shí)現(xiàn)近似于直流電機(jī)的機(jī)械特性。由于處理時(shí)會(huì)將三相輸出電流及電壓以矢量來(lái)表示，因此通稱為矢量控制。

（文：湖南湘立科學(xué)儀器有限公司 市場(chǎng)與產(chǎn)品管理部）

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