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变频电机为什么要安装编码器

基本概念:变频电机驱动没有位置环。变频电机上的编码器是“速度编码器”,是为精确计算电机反电动势的速度反馈。

由于伺服电机的普及使用,现在很多控制的思路都会向伺服电机比较与衡量,尽管变频控制早于伺服控制。伺服电机的控制是位置环、速度环、力矩环的闭环控制,这在永磁同步电机的设计原理上就有体现,驱动电流的相位与转子的位置同步,伺服电机的驱动已确定了位置环是“天然”闭环的。而在变频电机驱动是异步的,有时也称为异步电机,即使加上电机后部编码器的反馈,它也只有速度环,没有在电机驱动上的“位置环”,因此这个编码器就是“速度编码器”。

安装有编码器的变频电机,编码器信号反馈给变频驱动器,计算出当前的电机反电动势,变频驱动器给出合理的控制电流。当编码器反馈给变频器的信号计算出电机转速偏低,远低于设计的对应驱动电流下电机应该达到的旋转速度,此时称为电机驱动“失速”,变频电机失速意味着反电动势偏低,电能都用到了热损上去了(反电动势偏低,电压分配给阻抗上),此时电机线圈电阻抗低,电流增大而电机发烫,或者变频器电流偏大,有可能就会烧损电机或者变频器,这时需要失速保护,而停止电机驱动。对应这种可能出现的变频电机失速,早期常用的方法就是把电机功率和变频器功率设计的更大,要有足够的大,有足够的余量对应大电流热损,防止烧坏电机或者变频器器件,并且需要配备一个很大的配电阻箱,过电压分配将瞬间启动时的过余能量在配电阻箱平衡。这就造成电机设计的体积大,变频器效率低的浪费。而且在电机驱动加速时浪费了很多能量在热损上。变频电机增加安装编码器,就可以提高电机与变频器在启动时的能量效率,减少电机与变频器损坏的可能。

变频电机如果想要真正达到节能的效果,最好就要加编码器反馈,在启动时精细化控制电流,减少启动热损的能量浪费,同时也保护电机与变频器不易损坏。

因此,如果变频电机编码器选型与安装得当,由于电机与变频器效率的提高,损害故障的减少,并且能真正体现变频电机的节能效果,多安装一个编码器所获得的效益是远远大于一个编码器的价格。

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