本文解釋了直流電機(jī)控制器，該控制器具有恒定的扭矩補(bǔ)償功能，使電機(jī)能夠以一致的速度運(yùn)行，而不管其負(fù)載如何。

普通速度控制器的缺點(diǎn)

大多數(shù)簡(jiǎn)單速度控制器的一個(gè)缺點(diǎn)是它們只為電機(jī)提供預(yù)定的恒定電壓。因此，由于沒(méi)有扭矩補(bǔ)償，速度不會(huì)保持恒定，并且會(huì)隨著電機(jī)上的負(fù)載而變化。

例如，在模型火車中，使用簡(jiǎn)單的控制器，火車的速度隨著爬坡度逐漸降低，并在下坡時(shí)加速。

因此，對(duì)于模型列車，為保持所選電機(jī)速度而進(jìn)行的電位控制調(diào)整同樣會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)可能牽引的負(fù)載而偏離。

本文中介紹的恒矩電機(jī)速度控制器電路通過(guò)跟蹤電機(jī)速度并在預(yù)定控制設(shè)置下保持恒定來(lái)擺脫此問(wèn)題，無(wú)論電機(jī)上的負(fù)載如何。

該電路可應(yīng)用于大多數(shù)使用直流永磁電機(jī)的型號(hào)。

計(jì)算反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)

電機(jī)端子兩端的電壓由幾個(gè)因素組成，即電機(jī)產(chǎn)生的背部e.m.f.和電樞電阻兩端的電壓降。

電機(jī)繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)通常與電機(jī)速度成正比，這意味著可以通過(guò)測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)含量來(lái)監(jiān)控電機(jī)速度。但是，主要問(wèn)題是將反e.m.f.與電樞電阻電壓隔離和檢測(cè)。

假設(shè)一個(gè)單獨(dú)的電阻器與電機(jī)串聯(lián)，那么考慮到一個(gè)公共的單個(gè)電流通過(guò)該電阻器并穿過(guò)電樞電阻，兩個(gè)串聯(lián)電阻兩端的壓降很可能等同于電樞電阻兩端的壓降。

實(shí)際上，可以假設(shè)當(dāng)這兩個(gè)電阻值相同時(shí)，每個(gè)電阻上的兩個(gè)電壓幅度也將相似。有了這些數(shù)據(jù)，就可以從電機(jī)電壓中扣除R3的壓降，并獲得處理所需的e.m.f值。

加工反電動(dòng)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)恒定扭矩

所提出的電路持續(xù)監(jiān)控后部e.m.f.并相應(yīng)地調(diào)節(jié)電機(jī)電流，以確保在指定的電位器控制設(shè)置下，后背e.m.f.以及電機(jī)速度保持在恒定扭矩。

為了使電路描述更容易，認(rèn)為P2被調(diào)整并保持在其中心位置，并且電阻R3被選擇為等效于電機(jī)電樞的電阻值。

計(jì)算電機(jī)電壓

電機(jī)電壓可以通過(guò)添加背面e.m.f來(lái)計(jì)算。Va隨著電壓下降在電機(jī)兩端的內(nèi)阻Vr。

考慮到R3降低電壓Vr，輸出電壓Vo將等于Va + 2 V。

IC1反相輸入（-）處的電壓為Va + Vr，同相輸入（+）處的電壓為：

Vi + （Va + 2Vr - Vi） / 2

由于上述兩個(gè)電壓幅度應(yīng)該相等，因此我們將上述等式組織為：

Va + Vr = Vi + （Va + 2Vr - Vi） / 2

簡(jiǎn)化此等式得到 Va = Vi。

上式表明，電機(jī)的背面e.m.f.始終保持在與控制電壓相同的水平。這允許電機(jī)在P1速度調(diào)節(jié)的任何指定設(shè)置下以恒定的速度和扭矩工作。

包括P2以補(bǔ)償R3電阻和電樞電阻之間可能存在的差異水平。它通過(guò)調(diào)整同相輸入運(yùn)算放大器上的正反饋幅度來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

運(yùn)算放大器LM3140基本上將電機(jī)電樞兩端產(chǎn)生的電壓與電機(jī)兩端的反電動(dòng)勢(shì)等效電壓進(jìn)行比較，并調(diào)節(jié)T1 2N3055的基極電位。

配置為發(fā)射極跟隨器的T1根據(jù)其基本電位調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。當(dāng)運(yùn)算放大器檢測(cè)到更高的反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，它會(huì)增加電機(jī)兩端的電壓，從而導(dǎo)致電機(jī)速度增加，反之亦然。

T1 應(yīng)安裝在合適的散熱器上才能正常工作。

如何設(shè)置電路

恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)速度控制器電路的設(shè)置是通過(guò)用變化負(fù)載的電機(jī)調(diào)整P2來(lái)完成的，直到電機(jī)達(dá)到恒定轉(zhuǎn)矩，而不管負(fù)載條件如何。

當(dāng)電路應(yīng)用于模型列車時(shí)，必須注意不要將P2轉(zhuǎn)向P1太多，這可能導(dǎo)致模型列車減速，相反，P2不得向相反方向轉(zhuǎn)彎太多，這可能會(huì)導(dǎo)致列車速度在爬上坡時(shí)實(shí)際上變快。