消除由输入电压或负载变化引起的电机速度波动

交流电机使用起来很简单，但它的速度会根据负载的大小或所提供的电压量而变化。对于保持均匀速度很重要的应用，还有另一种类型的电机可以提高性能。

首先，让我们了解交流电机如何确定其“额定转矩”和“额定转速”。额定扭矩和额定速度是电机在给定电压、电机和负载下最高效地运行的地方。扭矩和速度之间的关系显示在速度扭矩曲线上，该曲线描述了电机的预期性能。电机根据负载扭矩加速或减速。理想的做法是正确选择电机尺寸，这样您就可以更接近最大效率(额定扭矩和额定速度)运行。

查看下面交流感应电机的速度-扭矩曲线。当你给交流电机供电时，电机从0RPM开始运行，逐渐增加速度，直到进入稳定区域，然后稳定在“额定转速”。该额定速度低于“空载速度”和“同步速度”，由施加在电机上的负载扭矩决定。如果从 Y 轴上的额定扭矩值到曲线的稳定区域画一条水平线，额定速度就是它与曲线相交的地方。

从数学上讲，这是确定电机“同步速度”的公式。

Oriental Motor 生产 2 极和 4 极交流电机。对于输入电压为 220VAC、60Hz 的三相交流电机，电机的同步转速 (RPM) = 120 x 60 / 4 = 1800 RPM。同步速度本质上是空载速度与转差率。由于施加额定负载会使电机减速至额定转速，因此额定转速与同步转速之间的差异就是额定负载的存在。

但是，如果由于负载质量的变化而导致扭矩增加，例如邮局的箱式输送机承载不同重量的负载，则所需的扭矩会增加(力 x 滑轮半径)，并且您将不再以额定扭矩运行线。相反，电机速度随着负载扭矩的变化而上下波动。下图显示了一个示例，其中增加的摩擦负载会使交流电机减速。

还记得我说过速度转矩曲线是针对给定电压、电机和负载的吗?现在让我们看看输入电压的波动如何改变曲线。更高的电压通过向上推动曲线产生更高的扭矩，反之亦然。速度和加速性能也会受到可用扭矩变化的影响。

仅供参考：如果您的交流电机在相同负载下速度波动，那么故障排除的第一步就是验证电机的输入电压是否波动。

有关交流电机功能的更多信息，请阅读我们的白皮书。< >交流电机概述

现在这些理论已经足够了。一些变频驱动器会提供矢量控制和电机滑差补偿，以减少速度波动并调节电机的电压输出，但微调电机参数需要时间。还有另一种即插即用解决方案可以提供帮助。

在本应用示例中，我们将研究使用交流电机的零件送料器(振动送料器)。

零件送料器按给定方向排列负载，并通过使用三相交流感应电机振动送料器将其发送到下一个生产过程。VFD(逆变器)用于速度控制。

常见问题：

由于电机的输入电压波动，进给速度会发生变化。

变化的负载也可能改变进给速度。

针对变化的负载精确调整速度是困难的。

可以消除所有这些问题的解决方案是具有反馈控制的永磁无刷电机。Oriental Motor 的无刷电机与专用驱动器搭配使用，可实现最佳性能和 +/-0.2% 或更好的闭环速度调节。更高的效率、紧凑的尺寸、更低的工作温度和恒定的扭矩是无刷电机的其他优势，它们也有助于提高性能。

专用驱动器可以接受宽范围的输入电压并调节其对电机的输出。我们的 30W BMU 系列示例如下所示。 如果查看电源规格，您会发现输入电压范围很宽。只要输入电压在此范围内(100~120VAC)，即可达到相同的性能。

反馈控制是通过电机中的内置霍尔效应传感器实现的。来自霍尔效应传感器的信号用于测量电机速度以及定子励磁序列的定时。专用驱动器通过始终比较命令速度(设定速度)与实际速度(通过霍尔效应传感器脉冲计算的速度)来实现更好的速度调节。如果速度超出公差范围，则会即时进行速度修正。

交流电机与无刷电机性能比较：

凭借其永磁体、数字化 PWM(脉冲宽度调制)控制、稳压、恒转矩和反馈控制，无刷电机可提供稳定的速度控制以及对交流电机和 VFD 的以下改进。

调速是在额定转速下测量的。对于无刷电机，额定速度通常更高，为 3,000 RPM。对于交流电机，它的转速约为 1500 RPM。如果我们计算出来，三相交流感应电机的波动约为 150 RPM，而无刷电机为 12 RPM(+/-6 RPM)。

此外，速度可以以 1 RPM 的增量进行精确的数字设置。使用驱动器前面板上的电位器可以轻松改变速度，然后按下进行设置。

对于一般用途的应用，交流电机就足够了。然而，对于速度一致性、更小占用空间或效率至关重要的更高级应用程序，很高兴知道市场上有另一种解决方案。

审核编辑：汤梓红