分析 | 如何進行電機速度控制，電機速度控制的方法有多少種？

來源 | 老趙說機械

1. 電流頻率

電機的旋轉(zhuǎn)與電力直接相關(guān)，現(xiàn)代控制通過速度控制器影響電機的輸入而控制電機速度，下圖用示波器觀察電機在單相交流頻率正弦波和三相正弦波下的風速和電流的關(guān)系，上下起伏的波峰代表風速，電流頻率為360度，美國的電流頻率為每秒60次，稱為60赫茲，在世界其他地方，這種速度是每秒50次（50赫茲），中心的水平線，也就是所謂的“零線”，一個正弦波每秒穿過它120次。

2. 多速電機

大多數(shù)電機制造商提供的電機有一個以上的可用速度，而實際上沒有單獨的控制器來改變這些速度。多速電機使用抽頭繞組或多個交替繞組，速度可通過開關(guān)手動改變或通過電路板控制，通常用于多速的電機是PSC和罩極單相電機，PSC電機是最常用的，可以有抽頭或交替繞組，罩極電機用抽頭繞組制造。

制造商提供的速度組合存在限制，實際所需的速度可能并不總是可用到的，這是多速電機在任何情況下都會存在的一個限制；另一個缺點是，使用的開關(guān)通常是需要手動改變速度，這些電機與風扇配合良好，風扇用于在給定時間內(nèi)無變化地交換一定量的空氣，這種類型的風扇電機是相對經(jīng)濟的，但準確的氣流是很難匹配，因為它的速度不靈活。

3.?被動裝置速度控制

被動設(shè)備速度控制通常是實現(xiàn)最便宜的購買，但往往是最昂貴的使用方式，因為他們浪費電力。它們通過改變輸入電壓來控制電機的電磁特性。這就降低了整個正弦波的振幅，這實際上是改變了頻率正弦波的高度，這是一項古老的技術(shù)，由于它的效率等級低，它正被更現(xiàn)代化的方法所取代，這些方法使用的交換機效率更高，價格也更便宜。

與被動裝置速度控制一起使用的最常見的電機是PSC、罩極和三相電機，無論使用哪種電機，在使用特定類型的控制裝置時，負載不得大于電機在啟動時的額定值，否則將會發(fā)生故障。這通常是全速運轉(zhuǎn)扭矩的150-200%，這種控制通常適用于小功率電機，我們通常不必擔心負載或效率。雖然無源器件控制便宜可靠，但通常需要有人手動操作，由于電壓輸出不一致，精確的速度可能很難實現(xiàn)。

4. 串聯(lián)電阻器

變壓器：可以用它代替電阻，一般也可以用同樣的方法工作，它由兩個線圈組成，彼此電絕緣，排列方式是一個線圈中的電流變化將改變另一個線圈中的電壓，電壓的降低或升高是改變電機轉(zhuǎn)速的原因。與串聯(lián)電阻相比，變壓器的優(yōu)點是在低速啟動時不會將功率浪費為熱量，這也意味著負載可以以低速啟動，這種控制方式的缺點是通常體積大，需要手動操作，而且不如串聯(lián)電阻經(jīng)濟。

變阻器：當這個裝置被激活時，它會改變電機繞組上的電壓，從而產(chǎn)生電機打滑，通常，變阻器由一個電阻元件組成，該電阻元件配有兩個觸點，一個滑動，一個固定。當滑動觸點沿電阻元件向固定觸點移動時，距離和電流離開元件的速度都會改變，當前速度的這種變化可以當電機連接在一條直線上時轉(zhuǎn)換成變速。這種控制方式的缺點是電機需要高速啟動然后減速，否則觸點會過熱燒壞，另一個缺點是變阻器必須手動操作。

電位器：電位器與變阻器非常相似，只是它有一個電阻元件，通過3個觸點而不是2個觸點連接到電路上，排列方式和電流的變化方式也略有不同。電阻元件的端部連接到電路，第三個觸點連接到電路的輸出端，通常是一個滑動穿過電阻元件的可移動觸點。

5. 固態(tài)控制

在過去的幾年里，固態(tài)控制技術(shù)和如何使用它來控制電機有了巨大的進步，目前大多數(shù)的產(chǎn)品開發(fā)在速度控制器上進行的，涉及固態(tài)控制，有些控制裝置甚至被整合到電機本身。固態(tài)控制通常是非?？煽康?，可以給出準確的速度，并且越來越經(jīng)濟可行，與分數(shù)馬力的電機一起使用。在過去，這些類型的控制通常只用于積分馬力的電機，其中節(jié)省的電力證明他們有用，隨著電子元件的進步和成本的降低改變了它們使用方式。

大多數(shù)不同類型的固態(tài)控制都包含了頻率和/或電流的變化以控制電機速度，它們甚至可以改變頻率，使之高于正常的線路頻率，這意味著我們可以將速度提高到電機額定值之外。通常與固態(tài)控制一起使用的電機有罩極、PSC和三相。盡管這些類型的控制器比過去使用的不太復雜的控制器更精確，但在速度和扭矩控制方面，使用它們時仍存在一些缺點或問題。例如，這些速度控制裝置的大多數(shù)制造商沒有意識到通過改變諧波頻率可能對電機造成的損害。

需要注意的其他一些缺點是，超過規(guī)定值的電流會對電機繞組層壓板造成非常大的危害，來自逆變器的電壓尖峰會對繞組造成很大的損害，諧波比電機部件已經(jīng)測試過的能對軸承或?qū)訅喊逶斐蓳p害的諧波要高，聲音和振動可以改變，從而產(chǎn)生損失當然還有更大的火災風險。

6. 機械裝置

機械裝置是控制風機和鼓風機轉(zhuǎn)速的最古老形式之一，它們可以單獨使用，也可以與其他類型的空間一起使用。在大多數(shù)情況下，它們比電子形式的速度控制有很多優(yōu)點。例如，你不必擔心電子設(shè)備故障和專家判斷哪一部分出了故障，使用機械設(shè)備，你通常可以看到哪個零件出了故障，如果需要的話，大多數(shù)機械人員都可以解決這個問題。

不幸的是，在正常運行期間，轉(zhuǎn)速通常是不可調(diào)的，機構(gòu)需要大量的維護，如潤滑。

滑輪：這是皮帶傳動中最常見的速度控制形式，甚至有滑輪是完全可調(diào)的地方，你可以獲得準確的速度。但是，當改變滑輪直徑時，通常也需要改變皮帶長度?；喸诖笮惋L扇或鼓風機中有著巨大的優(yōu)勢，其速度需要比標準電機提供的速度慢或快，或者不能使用直接驅(qū)動。只要滑輪上的皮帶張力正確，它們也可以輕松地承載大負荷。我們大多數(shù)人都熟悉這種類型的產(chǎn)品，知道它是不可調(diào)的，而風扇或鼓風機運行，這是一個巨大的浪費，這種布置通常也是最高維護之一。

變速器產(chǎn)品（齒輪減速器、齒輪、離合器等）：這種速度控制形式通常不用于風扇和鼓風機，但不應將其排除在考慮范圍之外。大多數(shù)都熟悉變速器產(chǎn)品，因為它用于不同于風扇的應用中，當速度減慢時，負載不會改變。這些通常是可靠的，但往往非常昂貴又麻煩，它們通常需要很高的維護，并且經(jīng)常需要手動調(diào)整以使速度改變。