來(lái)源 | 老趙說(shuō)機(jī)械

1. 電流頻率

電機(jī)的旋轉(zhuǎn)與電力直接相關(guān)，現(xiàn)代控制通過(guò)速度控制器影響電機(jī)的輸入而控制電機(jī)速度，下圖用示波器觀察電機(jī)在單相交流頻率正弦波和三相正弦波下的風(fēng)速和電流的關(guān)系，上下起伏的波峰代表風(fēng)速，電流頻率為360度，美國(guó)的電流頻率為每秒60次，稱為60赫茲，在世界其他地方，這種速度是每秒50次（50赫茲），中心的水平線，也就是所謂的“零線”，一個(gè)正弦波每秒穿過(guò)它120次。

2. 多速電機(jī)

大多數(shù)電機(jī)制造商提供的電機(jī)有一個(gè)以上的可用速度，而實(shí)際上沒(méi)有單獨(dú)的控制器來(lái)改變這些速度。多速電機(jī)使用抽頭繞組或多個(gè)交替繞組，速度可通過(guò)開(kāi)關(guān)手動(dòng)改變或通過(guò)電路板控制，通常用于多速的電機(jī)是PSC和罩極單相電機(jī)，PSC電機(jī)是最常用的，可以有抽頭或交替繞組，罩極電機(jī)用抽頭繞組制造。

制造商提供的速度組合存在限制，實(shí)際所需的速度可能并不總是可用到的，這是多速電機(jī)在任何情況下都會(huì)存在的一個(gè)限制；另一個(gè)缺點(diǎn)是，使用的開(kāi)關(guān)通常是需要手動(dòng)改變速度，這些電機(jī)與風(fēng)扇配合良好，風(fēng)扇用于在給定時(shí)間內(nèi)無(wú)變化地交換一定量的空氣，這種類型的風(fēng)扇電機(jī)是相對(duì)經(jīng)濟(jì)的，但準(zhǔn)確的氣流是很難匹配，因?yàn)樗乃俣炔混`活。

3.?被動(dòng)裝置速度控制

被動(dòng)設(shè)備速度控制通常是實(shí)現(xiàn)最便宜的購(gòu)買，但往往是最昂貴的使用方式，因?yàn)樗麄兝速M(fèi)電力。它們通過(guò)改變輸入電壓來(lái)控制電機(jī)的電磁特性。這就降低了整個(gè)正弦波的振幅，這實(shí)際上是改變了頻率正弦波的高度，這是一項(xiàng)古老的技術(shù)，由于它的效率等級(jí)低，它正被更現(xiàn)代化的方法所取代，這些方法使用的交換機(jī)效率更高，價(jià)格也更便宜。

與被動(dòng)裝置速度控制一起使用的最常見(jiàn)的電機(jī)是PSC、罩極和三相電機(jī)，無(wú)論使用哪種電機(jī)，在使用特定類型的控制裝置時(shí)，負(fù)載不得大于電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的額定值，否則將會(huì)發(fā)生故障。這通常是全速運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩的150-200%，這種控制通常適用于小功率電機(jī)，我們通常不必?fù)?dān)心負(fù)載或效率。雖然無(wú)源器件控制便宜可靠，但通常需要有人手動(dòng)操作，由于電壓輸出不一致，精確的速度可能很難實(shí)現(xiàn)。

4. 串聯(lián)電阻器

變壓器：可以用它代替電阻，一般也可以用同樣的方法工作，它由兩個(gè)線圈組成，彼此電絕緣，排列方式是一個(gè)線圈中的電流變化將改變另一個(gè)線圈中的電壓，電壓的降低或升高是改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的原因。與串聯(lián)電阻相比，變壓器的優(yōu)點(diǎn)是在低速啟動(dòng)時(shí)不會(huì)將功率浪費(fèi)為熱量，這也意味著負(fù)載可以以低速啟動(dòng)，這種控制方式的缺點(diǎn)是通常體積大，需要手動(dòng)操作，而且不如串聯(lián)電阻經(jīng)濟(jì)。

變阻器：當(dāng)這個(gè)裝置被激活時(shí)，它會(huì)改變電機(jī)繞組上的電壓，從而產(chǎn)生電機(jī)打滑，通常，變阻器由一個(gè)電阻元件組成，該電阻元件配有兩個(gè)觸點(diǎn)，一個(gè)滑動(dòng)，一個(gè)固定。當(dāng)滑動(dòng)觸點(diǎn)沿電阻元件向固定觸點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，距離和電流離開(kāi)元件的速度都會(huì)改變，當(dāng)前速度的這種變化可以當(dāng)電機(jī)連接在一條直線上時(shí)轉(zhuǎn)換成變速。這種控制方式的缺點(diǎn)是電機(jī)需要高速啟動(dòng)然后減速，否則觸點(diǎn)會(huì)過(guò)熱燒壞，另一個(gè)缺點(diǎn)是變阻器必須手動(dòng)操作。

電位器：電位器與變阻器非常相似，只是它有一個(gè)電阻元件，通過(guò)3個(gè)觸點(diǎn)而不是2個(gè)觸點(diǎn)連接到電路上，排列方式和電流的變化方式也略有不同。電阻元件的端部連接到電路，第三個(gè)觸點(diǎn)連接到電路的輸出端，通常是一個(gè)滑動(dòng)穿過(guò)電阻元件的可移動(dòng)觸點(diǎn)。

5. 固態(tài)控制

在過(guò)去的幾年里，固態(tài)控制技術(shù)和如何使用它來(lái)控制電機(jī)有了巨大的進(jìn)步，目前大多數(shù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)在速度控制器上進(jìn)行的，涉及固態(tài)控制，有些控制裝置甚至被整合到電機(jī)本身。固態(tài)控制通常是非常可靠的，可以給出準(zhǔn)確的速度，并且越來(lái)越經(jīng)濟(jì)可行，與分?jǐn)?shù)馬力的電機(jī)一起使用。在過(guò)去，這些類型的控制通常只用于積分馬力的電機(jī)，其中節(jié)省的電力證明他們有用，隨著電子元件的進(jìn)步和成本的降低改變了它們使用方式。

大多數(shù)不同類型的固態(tài)控制都包含了頻率和/或電流的變化以控制電機(jī)速度，它們甚至可以改變頻率，使之高于正常的線路頻率，這意味著我們可以將速度提高到電機(jī)額定值之外。通常與固態(tài)控制一起使用的電機(jī)有罩極、PSC和三相。盡管這些類型的控制器比過(guò)去使用的不太復(fù)雜的控制器更精確，但在速度和扭矩控制方面，使用它們時(shí)仍存在一些缺點(diǎn)或問(wèn)題。例如，這些速度控制裝置的大多數(shù)制造商沒(méi)有意識(shí)到通過(guò)改變諧波頻率可能對(duì)電機(jī)造成的損害。

需要注意的其他一些缺點(diǎn)是，超過(guò)規(guī)定值的電流會(huì)對(duì)電機(jī)繞組層壓板造成非常大的危害，來(lái)自逆變器的電壓尖峰會(huì)對(duì)繞組造成很大的損害，諧波比電機(jī)部件已經(jīng)測(cè)試過(guò)的能對(duì)軸承或?qū)訅喊逶斐蓳p害的諧波要高，聲音和振動(dòng)可以改變，從而產(chǎn)生損失當(dāng)然還有更大的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

6. 機(jī)械裝置

機(jī)械裝置是控制風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的最古老形式之一，它們可以單獨(dú)使用，也可以與其他類型的空間一起使用。在大多數(shù)情況下，它們比電子形式的速度控制有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，你不必?fù)?dān)心電子設(shè)備故障和專家判斷哪一部分出了故障，使用機(jī)械設(shè)備，你通常可以看到哪個(gè)零件出了故障，如果需要的話，大多數(shù)機(jī)械人員都可以解決這個(gè)問(wèn)題。

不幸的是，在正常運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)速通常是不可調(diào)的，機(jī)構(gòu)需要大量的維護(hù)，如潤(rùn)滑。

滑輪：這是皮帶傳動(dòng)中最常見(jiàn)的速度控制形式，甚至有滑輪是完全可調(diào)的地方，你可以獲得準(zhǔn)確的速度。但是，當(dāng)改變滑輪直徑時(shí)，通常也需要改變皮帶長(zhǎng)度。滑輪在大型風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)中有著巨大的優(yōu)勢(shì)，其速度需要比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)提供的速度慢或快，或者不能使用直接驅(qū)動(dòng)。只要滑輪上的皮帶張力正確，它們也可以輕松地承載大負(fù)荷。我們大多數(shù)人都熟悉這種類型的產(chǎn)品，知道它是不可調(diào)的，而風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，這是一個(gè)巨大的浪費(fèi)，這種布置通常也是最高維護(hù)之一。

變速器產(chǎn)品（齒輪減速器、齒輪、離合器等）：這種速度控制形式通常不用于風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī)，但不應(yīng)將其排除在考慮范圍之外。大多數(shù)都熟悉變速器產(chǎn)品，因?yàn)樗糜诓煌陲L(fēng)扇的應(yīng)用中，當(dāng)速度減慢時(shí)，負(fù)載不會(huì)改變。這些通常是可靠的，但往往非常昂貴又麻煩，它們通常需要很高的維護(hù)，并且經(jīng)常需要手動(dòng)調(diào)整以使速度改變。