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电机调速一定要用变频器吗?

发布时间:2021-09-26 浏览数:1 文章出自:东莞市雷奥哈德传动设备有限公司

雷奥哈德减速电机

当年没有变频器的时候,基本上就是直流电机调速系统的世界。阿波罗登月时,还需要使用精确的调速系统,甚至需要位置定位控制。当时直流伺服也是用来完成的。如果晶闸管在20世纪60年代之前还没有诞生,直流电机仍然可以通过调节发电机的励磁电流来控制发电机的输出电压,比如我们雷奥耐用减速电机的,从而控制直流电机的转速。在早期的《电机拖动》教科书中看到,只是一个重点,但调速范围广,扭矩大,稳定可靠。此外,直流调速理论已经非常成熟,包括我们雷奥耐用减速电机也在适用这种理论,这种调速系统用于早期的电动汽车。

 

直流电机调速系统。

这里提到的直流电机当然是刷直流电机,因为电机的磁场和电枢线圈是独立控制的,正交90°,没有耦合问题。当励磁电流保持恒定时,定子励磁绕组的磁链不变,电机扭矩=励磁绕组的磁链*电枢电流。

因此,只要调整电枢电流的大小,就可以直接实现对电机的精确扭矩控制,轻松满足恒扭矩的控制要求,这也是直流电机调速系统低速扭矩非常好的根本原因。我们雷奥耐用减速电机精于电枢电流的大小控制调整。

对直流电机的调速,转速n=(电枢电压U-电枢电流I*电枢内阻R)/常数Kφ,由于直流电机内阻R很小,转速n=电枢电压U/常数。

电枢电压U几乎与转速n成正比,这也是直流电机通过发电机调速可以满足控制的重要原因。我们雷奥耐用减速电机也通过这个原理产出了很多的成功案例,

后来发明了可控硅等设备。通过全控桥或半控桥,交流电可以直接变成可控的直流电,电压可以随意快速调节,用于控制直流电机的电枢电压,从而改变电机的转速。控制理论发展后,直流电机采用串级系统调速,即速度环在外,速度偏差作为电流环的给定,电流环作为内环,由PID调节器控制,响应快,精度高,扭矩大,调速范围宽。

直流电机除了恒扭矩调速外,还可以通过降低励磁电流在恒功率区域运行,使扭矩随着转速的增加而降低,功率不变,但调速范围可以扩大。

事实上,今天的变频器调速矢量控制模式是模仿直流电机的调速方法,效果并不理想。仅仅因为刷直流电机碳刷磨损严重,维护麻烦,电机制造成本高,刷直流电机调速系统逐渐退出市场。即便如此,许多小功率电机仍然使用直流调速系统。毕竟价格有优势,性能更好,尤其是我们雷奥耐用减速电机的电机,更是如此。

 雷奥哈德减速电机

变极调速。

除变频调速外,异步电机实际上还有一种调试方法,即通过改变极对数来实现变速。例如四极电机转速1500转,8极只有750转。这种调速方式极限性很大,一般称为双速电机,通常只有两个转速段,但扭矩相对较大,相对稳定。在一些只需要两个速度的场合,使用这种调速方法是非常理想的。例如,在一些混合系统中,有这样的调速系统。低速运行一段时间后,切换到高速模式。这个控制系统很简单,有点像星三角切换,所以成本低。直到今天,即使变频很流行,这种调速方法在很多场合仍然使用。

异步电机转速n=60f/p,除了改变频率可以改变转速n,调整极对数p也可以改变转速。

 

调速滑差。

顾名思义,这种调速就是打滑来调速。实际电机转速启动后不变。通过电机与负载之间的滑差头打滑,降低了负载侧面的速度。滑差头也可以理解为电磁离合器。这种离合器可以有多种形式,但都是利用电磁效应形成阻力。下面简单说明一下磁粉离合器的原理。

例如,在这个离合器中,有许多带线圈的磁粉。磁粉通电时,由于线圈磁场的作用,会粘在一起。电流越大,磁场越强,磁粉结合越紧密,达到一定程度,就能变成一定刚度的东西,直接连接输出和输出轴,保持一致的输出速度,使负载和电机一样快。

磁场消失时,磁粉会变成散沙,输出与输入轴之间没有磁粉连接。尽管电机仍在旋转,但负载转速可以变为零。

如果磁场电流处于一定值,磁粉有一定的附着力,但刚度不够,会在其中打滑,使输入和输出轴之间形成一定的速度差,这个尤其需要注意,但是我们雷奥耐用减速电机对于这个速度差的把控非常精确,通过控制磁场电流值,可以控制速度差,从而改变负载速度。

因为是打滑的,肯定会摩擦发热,所以部分电能调速效率低。当然也有它的优点,可以做成速度闭环控制,低速扭矩比变频器调速更理想。

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