速度控制基础知识：用于交流感应电机的 VFD 还是 Triac？

当电压施加到交流感应电动机时，它以一定的速度运行。交流感应电机的变速要求通常由三相电机和逆变器或 VFD 来满足。这篇博文还介绍了另一种选择。

首先，让我们谈谈交流感应电机最常见的速度控制方法，即逆变器或变频驱动器 (VFD)。我最熟悉的是富士电机的 FRENIC Mini C2 系列。

富士电机 FRENIC Mini C2 系列 VFD

该设备如何控制交流电机的速度？我们先来了解一下为什么电机会以一定的速度运转。用数学术语来说，电机的同步速度计算如下：

大多数工业交流感应电机都是 4 极型，因此电机速度与输入电源频率 (Hz) 同步。在 60 Hz 时，电机将以 1800 RPM 的速度运行。 

变频驱动器通过使用 PWM（脉冲宽度调制）改变馈送到电机的电源频率来控制电机速度。通常没有来自电机的反馈；尽管有些驱动器使用反电动势作为反馈。

这是 FRENIC Mini C2 VFD 的控制逻辑框图（来自手册）。请注意它的复杂性仅在于组件的数量。通常提供动态转矩提升或滑差补偿控制等功能来提高性能。 

使用 VFD 的一个缺点是它可能变得昂贵且难以确定尺寸。它还需要具有逆变器额定负载或至少连续额定负载的三相交流感应电机。如果电机提供制动机制，它通常会降低占空比。我以前在市场上看到过用于单相电机的 VFD，但很难找到，而且我们从未用我们的电机测试过它们。

另一种控制单相交流感应电动机速度的方法？

现在让我们看看另一种速度控制方法。看一下单相交流感应电机的速度转矩曲线，它描述了电机启动后的行为。电机将从 0 r/min 开始，然后加速到其额定速度。注意输入电压如何影响速度-扭矩曲线的形状。如果负载转矩保持不变，输入电压从 100V 降低到 90V，则电机速度降低。是的，您可以使用电压来控制交流电机的速度。

注：最高速度约为 1500 r/min，因为输入功率为 50 Hz。对于 60 Hz 电机，1500 r/min 将是 1800 r/min。

但是，您可以看到，电压下降 10v 后，速度并没有下降太多。如果电压降低太多，电机可能会被迫在不稳定区域（小于 ~1,000 RPM）运行并可能失速。理想情况下，您实际上希望电机以最佳额定速度运行以获得最佳和最高效的性能。这种调速方式与直流有刷电机的调速方式非常相似。但是，直流有刷电机的速度控制 RPM 范围要宽得多。

为了使这种控制方法成功，需要一个反馈装置来闭合电机和速度控制器之间的环路。这种反馈对于防止电机速度（和输入电压）波动太大是必要的。 

Oriental Motor 使用测速发电机来关闭我们的交流速度控制型电机和速度控制器（例如DSC 系列或 US2 系列）之间的回路。测速发电机，又名转速表，产生与速度成正比的电压。它用于连续反馈回路，以将速度精度保持在±1% 或更低。

这是 DSC 系列的简化控制电路图。

对于任何感兴趣的人，这是包含更多详细信息的控制电路图。您可以看到我们使用TRIAC来控制电压。我们还使用半波整流器。

这显示了在电机运行期间如何使用测速发电机。  

由于控制电路比 VFD 复杂得多，因此与 VFD 驱动的交流电机相比，交流速度控制电机是一种经济高效的选择。与 VFD 驱动的电机相比，相位控制方法还表现出更少的电噪声，其中 VFD 的切换速度要快得多。

DSC 系列引入的另一个优势是垂直操作。过去，测速发电机电机是垂直行驶应用的麻烦。原因是重力。  

 

在此示例中，电机正在驱动带式输送机上的负载向下。当负载降低时，重力会将负载向下拉并增加其速度。随着速度的增加，测速发电机电压增加。这使得速度控制器认为电机运行速度过快，从而降低其电压以尝试降低速度。但是，随着电压降低，电机会失去扭矩。重复此过程，直到电机的扭矩耗尽，负载下降。 在 DSC 系列中， 减速停止功能允许通过自动电磁制动进行受控减速。

 

带测速发电机反馈的交流调速电机的一个缺点是在低速时，电机对扭矩有一定的限制。电机的速度扭矩曲线被标记以显示这一点。  确保在“安全操作线”以下操作。  组合型（减速电机）请参照“组合型许用转矩”虚线标示。 

换句话说，为了避免这个问题，请使用减速电机。

还有其他选择吗？

如果需要更低的温度运行、更高的电源效率、更好的速度调节、恒转矩输出或更宽的速度范围，是理想的选择 。   < >无刷电机 对于双皮带输送机、抛光/去毛刺机或搅拌机等应用，负载引起的速度波动太大会影响最终产品。如果恒转矩和速度调节至关重要，并且伺服电机系统超出预算，则值得考虑无刷电机。 双皮带输送 抛光/去毛刺 搅拌 单击下方可比较可用的 3 种速度控制技术。 < > < >选择合适的电机：交流齿轮电机与无刷直流电机，哪个更好？

 

审核编辑 黄宇