應(yīng)用在變頻電機中的編碼器起到什么作用？
禹盟自動化科技 發(fā)布時間：2019-8-7
在自動化控制中經(jīng)常會碰到各種電機的控制，在輸送帶、升降機、提升小車等較大功率的電機大部分是用變頻電機，各個品牌PLC+變頻器驅(qū)動控制變頻電機也很普及了。禹盟編碼器為您介紹應(yīng)用在變頻電機中的編碼器起到什么作用？
由于伺服電機的普及使用，現(xiàn)在很多控制的思路都會向伺服電機比較與衡量，盡管變頻控制早于伺服控制。伺服電機的控制是位置環(huán)、速度環(huán)、力矩環(huán)的閉環(huán)控制，這在永磁同步電機的設(shè)計原理上就有體現(xiàn)，驅(qū)動電流的相位與轉(zhuǎn)子的位置同步，伺服電機的驅(qū)動已確定了位置環(huán)是“天然”閉環(huán)的。而在變頻電機驅(qū)動是異步的，有時也稱為異步電機，即使加上電機后部編碼器的反饋，它也只有速度環(huán)，沒有在電機驅(qū)動上的“位置環(huán)”，因此這個編碼器就是“速度編碼器”。
變頻電機編碼器作為速度編碼器，它主要的目的是作為電機轉(zhuǎn)子反電動勢的計算，以達到對應(yīng)當(dāng)前電機反電動勢的精準驅(qū)動控制。
當(dāng)驅(qū)動電流啟動電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電磁定律，當(dāng)磁場變化時，附近的導(dǎo)體會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向符合法拉第定律和楞次定律，與原先加在線圈兩端的電壓正好相反。這個電壓就是反電動勢。
以能量守恒法則：
電機驅(qū)動器送出的電能=機械能（驅(qū)動電流與反電動勢平衡）+損耗（電機電流阻抗熱損、機械阻力、配阻箱熱損等）。
電機在啟動加速時，必須達到驅(qū)動電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)勢能大于反電動勢能（矢量為正），但也不能過大，過大的電流是損耗在電機熱能和配阻箱熱能上的。速度編碼器的反饋提供給變頻器計算反電動勢，以使驅(qū)動旋轉(zhuǎn)勢能正好大于反電動勢能。
每臺電機有各自的特性常數(shù)，反電動勢與電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和這個特性常數(shù)成正比關(guān)系。
反電動勢=特性常數(shù)X轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
安裝有編碼器的變頻電機，編碼器信號反饋給變頻驅(qū)動器，計算出當(dāng)前的電機反電動勢，變頻驅(qū)動器給出合理的控制電流。
當(dāng)編碼器反饋給變頻器的信號計算出電機轉(zhuǎn)速偏低，遠低于設(shè)計的對應(yīng)驅(qū)動電流下電機應(yīng)該達到的旋轉(zhuǎn)速度，此時稱為電機驅(qū)動“失速”，變頻電機失速意味著反電動勢偏低，電能都用到了熱損上去了（反電動勢偏低，電壓分配給阻抗上），此時電機線圈電阻抗低，電流增大而電機發(fā)燙，或者變頻器電流偏大，有可能就會燒損電機或者變頻器，這時需要失速保護，而停止電機驅(qū)動。
對應(yīng)這種可能出現(xiàn)的變頻電機失速，早期常用的方法就是把電機功率和變頻器功率設(shè)計的更大，要有足夠的大，有足夠的余量對應(yīng)大電流熱損，防止燒壞電機或者變頻器器件，并且需要配備一個很大的配電阻箱，過電壓分配將瞬間啟動時的過余能量在配電阻箱平衡。這就造成電機設(shè)計的體積大，變頻器效率低的浪費。而且在電機驅(qū)動加速時浪費了很多能量在熱損上。
變頻電機增加安裝編碼器，就可以提高電機與變頻器在啟動時的能量效率，減少電機與變頻器損壞的可能。
一個比喻，開車的老司機都知道，車輛從低速啟動時是最耗油的，如果是上坡加速更加耗油。電機驅(qū)動也是一樣的道理，電機的能量損耗大部分是在啟動加速時。變頻電機如果想要真正達到節(jié)能的效果，最好就要加編碼器反饋，在啟動時精細化控制電流，減少啟動熱損的能量浪費，同時也保護電機與變頻器不易損壞。
因此，如果變頻電機編碼器選型與安裝得當(dāng)，由于電機與變頻器效率的提高，損害故障的減少，并且能真正體現(xiàn)變頻電機的節(jié)能效果，多安裝一個編碼器所獲得的效益是遠遠大于一個編碼器的價格。
禹盟自動化科技（上海）有限公司的產(chǎn)品主要有旋轉(zhuǎn)編碼器、光電編碼器、磁電編碼器、復(fù)合式編碼器、總線編碼器、絕對值編碼器、增量式編碼器、微型編碼器等。
