為什么要在變頻電機(jī)中安裝編碼器？

Hengstler編碼器代理首先要告訴大家的是變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)沒有位置控制回路。變頻電機(jī)上的編碼器是一個(gè)“速度編碼器”，為精確計(jì)算電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)提供速度反饋。電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)與電機(jī)轉(zhuǎn)子速度成正比。


由于伺服電機(jī)的廣泛使用，盡管變頻控制比伺服控制更早，但如今許多控制思想都與伺服電機(jī)進(jìn)行了比較和測(cè)量。伺服電機(jī)的控制是對(duì)位置回路、速度回路和轉(zhuǎn)矩回路的控制，這體現(xiàn)在永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)原則中。驅(qū)動(dòng)電流的相位與轉(zhuǎn)子的位置同步，伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)決定了位置回路是一個(gè)“自然”閉環(huán)。變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種感應(yīng)電機(jī)，有時(shí)也稱為感應(yīng)電機(jī)。即使電機(jī)背面有編碼器反饋，它也只有一個(gè)速度回路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)上沒有“位置回路”，編碼器是“速度”編碼器”。

變頻器的電機(jī)編碼器用作速度編碼器，其主要目的是計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子反電勢(shì)，根據(jù)當(dāng)前電機(jī)反電勢(shì)實(shí)現(xiàn)精確的驅(qū)動(dòng)控制。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流使電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)電磁學(xué)定律，當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，附近的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向符合法拉第定律和倫茨定律。與線圈兩端的初始電壓正好相反。這個(gè)電壓就是反電動(dòng)勢(shì)。


根據(jù)能量守恒定律：電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的電能=機(jī)械能（驅(qū)動(dòng)電流和反電動(dòng)勢(shì)的平衡）+損耗（電機(jī)電流阻抗的熱損耗、機(jī)械電阻、電阻接線盒的熱損耗等）。

當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)并加速時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)勢(shì)能必須大于反電動(dòng)勢(shì)（矢量為正），但不能太大。過多的電流在電機(jī)的熱能和電阻器接線盒的熱能中消散。速度編碼器反饋給變頻器，以計(jì)算反電動(dòng)勢(shì)，從而使驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)勢(shì)能剛好大于反電動(dòng)勢(shì)。

每個(gè)電機(jī)都有自己的特性常數(shù)，反電動(dòng)勢(shì)與電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度和該特性常數(shù)成正比。

反電動(dòng)勢(shì)=特性常數(shù)X轉(zhuǎn)子速度

安裝帶Hengstler編碼器的變頻電機(jī)，編碼器信號(hào)反饋至變頻驅(qū)動(dòng)器，計(jì)算實(shí)際電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)，變頻驅(qū)動(dòng)器提供適當(dāng)?shù)目刂齐娏鳌?br />

當(dāng)編碼器反饋給變頻器的信號(hào)計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速低，遠(yuǎn)低于電機(jī)在指定的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流下應(yīng)達(dá)到的轉(zhuǎn)速時(shí)，稱為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的“鎖定”。變頻電機(jī)失速意味著反電動(dòng)勢(shì)偏小，電能用于散熱（反電動(dòng)勢(shì)低，電壓在阻抗之間共享）。此時(shí)，電機(jī)線圈的電阻抗較低，電流增大，電機(jī)變熱，或者變頻器電流過大，可能就是這種情況。如果電機(jī)或變頻器燒毀，則需要失速保護(hù)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)將停止。

根據(jù)變頻電機(jī)可能失速的情況，早期通常的程序是使電機(jī)功率和變頻器功率更大，必須足夠大，并且有足夠的裕度來應(yīng)對(duì)大電流的熱損失，以防止電機(jī)燃燒或變頻。必須配備大電阻配電箱，過電壓配電平衡配電箱啟動(dòng)時(shí)的多余能量。這就導(dǎo)致了電機(jī)設(shè)計(jì)尺寸過大和變頻器效率低下的浪費(fèi)。當(dāng)加速電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，大量的能量通過熱量損失而浪費(fèi)。

在變頻電機(jī)中安裝亨士樂編碼器可以提高能源效率，改善電機(jī)和變頻器的啟動(dòng)，減少損壞電機(jī)和變頻器的可能性。電機(jī)的大部分能量損失發(fā)生在啟動(dòng)加速期間。如果驅(qū)動(dòng)器真的想達(dá)到節(jié)能的效果，最好增加編碼器反饋，在啟動(dòng)過程中精細(xì)控制電流，減少啟動(dòng)時(shí)熱損失浪費(fèi)的能量，同時(shí)保護(hù)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器免受損壞保護(hù)。

因此，如果正確選擇和安裝變頻電機(jī)配套的編碼器，由于電機(jī)和變頻器效率的提高，損壞和故障將減少，變頻電機(jī)的節(jié)能效果可以真正體現(xiàn)安裝另一個(gè)編碼器所獲得的好處，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于編碼器的價(jià)錢。

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