速度控制基礎(chǔ)知識(shí)：用于交流感應(yīng)電機(jī)的 VFD 還是 Triac？

當(dāng)電壓施加到交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，它以一定的速度運(yùn)行。交流感應(yīng)電機(jī)的變速要求通常由三相電機(jī)和逆變器或 VFD 來(lái)滿足。這篇博文還介紹了另一種選擇。

首先，讓我們談?wù)劷涣鞲袘?yīng)電機(jī)最常見(jiàn)的速度控制方法，即逆變器或變頻驅(qū)動(dòng)器 (VFD)。我最熟悉的是富士電機(jī)的 FRENIC Mini C2 系列。

富士電機(jī) FRENIC Mini C2 系列 VFD

該設(shè)備如何控制交流電機(jī)的速度？我們先來(lái)了解一下為什么電機(jī)會(huì)以一定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，電機(jī)的同步速度計(jì)算如下：

大多數(shù)工業(yè)交流感應(yīng)電機(jī)都是 4 極型，因此電機(jī)速度與輸入電源頻率 (Hz) 同步。在 60 Hz 時(shí)，電機(jī)將以 1800 RPM 的速度運(yùn)行。

變頻驅(qū)動(dòng)器通過(guò)使用 PWM（脈沖寬度調(diào)制）改變饋送到電機(jī)的電源頻率來(lái)控制電機(jī)速度。通常沒(méi)有來(lái)自電機(jī)的反饋；盡管有些驅(qū)動(dòng)器使用反電動(dòng)勢(shì)作為反饋。

這是 FRENIC Mini C2 VFD 的控制邏輯框圖（來(lái)自手冊(cè)）。請(qǐng)注意它的復(fù)雜性僅在于組件的數(shù)量。通常提供動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩提升或滑差補(bǔ)償控制等功能來(lái)提高性能。

使用 VFD 的一個(gè)缺點(diǎn)是它可能變得昂貴且難以確定尺寸。它還需要具有逆變器額定負(fù)載或至少連續(xù)額定負(fù)載的三相交流感應(yīng)電機(jī)。如果電機(jī)提供制動(dòng)機(jī)制，它通常會(huì)降低占空比。我以前在市場(chǎng)上看到過(guò)用于單相電機(jī)的 VFD，但很難找到，而且我們從未用我們的電機(jī)測(cè)試過(guò)它們。

另一種控制單相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)速度的方法？

現(xiàn)在讓我們看看另一種速度控制方法?？匆幌聠蜗嘟涣鞲袘?yīng)電機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩曲線，它描述了電機(jī)啟動(dòng)后的行為。電機(jī)將從 0 r/min 開(kāi)始，然后加速到其額定速度。注意輸入電壓如何影響速度-扭矩曲線的形狀。如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變，輸入電壓從 100V 降低到 90V，則電機(jī)速度降低。是的，您可以使用電壓來(lái)控制交流電機(jī)的速度。

注：最高速度約為 1500 r/min，因?yàn)檩斎牍β蕿?50 Hz。對(duì)于 60 Hz 電機(jī)，1500 r/min 將是 1800 r/min。

但是，您可以看到，電壓下降 10v 后，速度并沒(méi)有下降太多。如果電壓降低太多，電機(jī)可能會(huì)被迫在不穩(wěn)定區(qū)域（小于 ~1,000 RPM）運(yùn)行并可能失速。理想情況下，您實(shí)際上希望電機(jī)以最佳額定速度運(yùn)行以獲得最佳和最高效的性能。這種調(diào)速方式與直流有刷電機(jī)的調(diào)速方式非常相似。但是，直流有刷電機(jī)的速度控制 RPM 范圍要寬得多。

為了使這種控制方法成功，需要一個(gè)反饋裝置來(lái)閉合電機(jī)和速度控制器之間的環(huán)路。這種反饋對(duì)于防止電機(jī)速度（和輸入電壓）波動(dòng)太大是必要的。

Oriental Motor 使用測(cè)速發(fā)電機(jī)來(lái)關(guān)閉我們的交流速度控制型電機(jī)和速度控制器（例如DSC 系列或 US2 系列）之間的回路。測(cè)速發(fā)電機(jī)，又名轉(zhuǎn)速表，產(chǎn)生與速度成正比的電壓。它用于連續(xù)反饋回路，以將速度精度保持在±1% 或更低。

這是 DSC 系列的簡(jiǎn)化控制電路圖。

對(duì)于任何感興趣的人，這是包含更多詳細(xì)信息的控制電路圖。您可以看到我們使用TRIAC來(lái)控制電壓。我們還使用半波整流器。

這顯示了在電機(jī)運(yùn)行期間如何使用測(cè)速發(fā)電機(jī)。

由于控制電路比 VFD 復(fù)雜得多，因此與 VFD 驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)相比，交流速度控制電機(jī)是一種經(jīng)濟(jì)高效的選擇。與 VFD 驅(qū)動(dòng)的電機(jī)相比，相位控制方法還表現(xiàn)出更少的電噪聲，其中 VFD 的切換速度要快得多。

DSC 系列引入的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是垂直操作。過(guò)去，測(cè)速發(fā)電機(jī)電機(jī)是垂直行駛應(yīng)用的麻煩。原因是重力。

帶測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋的交流調(diào)速電機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)是在低速時(shí)，電機(jī)對(duì)扭矩有一定的限制。電機(jī)的速度扭矩曲線被標(biāo)記以顯示這一點(diǎn)。 確保在“安全操作線”以下操作。 組合型（減速電機(jī)）請(qǐng)參照“組合型許用轉(zhuǎn)矩”虛線標(biāo)示。

換句話說(shuō)，為了避免這個(gè)問(wèn)題，請(qǐng)使用減速電機(jī)。

還有其他選擇嗎？

如果需要更低的溫度運(yùn)行、更高的電源效率、更好的速度調(diào)節(jié)、恒轉(zhuǎn)矩輸出或更寬的速度范圍，是理想的選擇。 < >無(wú)刷電機(jī) 對(duì)于雙皮帶輸送機(jī)、拋光/去毛刺機(jī)或攪拌機(jī)等應(yīng)用，負(fù)載引起的速度波動(dòng)太大會(huì)影響最終產(chǎn)品。如果恒轉(zhuǎn)矩和速度調(diào)節(jié)至關(guān)重要，并且伺服電機(jī)系統(tǒng)超出預(yù)算，則值得考慮無(wú)刷電機(jī)。 雙皮帶輸送 拋光/去毛刺 攪拌 單擊下方可比較可用的 3 種速度控制技術(shù)。 < > < >選擇合適的電機(jī)：交流齒輪電機(jī)與無(wú)刷直流電機(jī)，哪個(gè)更好？

審核編輯黃宇