電機(jī)控制簡(jiǎn)介

電機(jī)控制是指，對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)、加速、運(yùn)轉(zhuǎn)、減速及停止進(jìn)行的控制。根據(jù)不同電機(jī)的類(lèi)型及電機(jī)的使用場(chǎng)合有不同的要求及目的。對(duì)于電動(dòng)機(jī)，通過(guò)電機(jī)控制，達(dá)到電機(jī)快速啟動(dòng)、快速響應(yīng)、高效率、高轉(zhuǎn)矩輸出及高過(guò)載能力的目的。

三相異步電機(jī)啟動(dòng)方式包括:全電壓直接啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)、增加轉(zhuǎn)子回路電阻啟動(dòng)。

對(duì)于降壓?jiǎn)?dòng)，主要包括:自耦變壓器啟動(dòng)、星-三角變化啟動(dòng)、變電壓?jiǎn)?dòng)。異步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，其轉(zhuǎn)差率s=1。此時(shí)，T型等效電路的轉(zhuǎn)子側(cè)阻值很低，因此啟動(dòng)電流的大小較大，通過(guò)降壓?jiǎn)?dòng)可以降低啟動(dòng)電流。由于異步電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此對(duì)于降壓?jiǎn)?dòng)需要保證電機(jī)具有一定的啟動(dòng)能力。

增加轉(zhuǎn)子回路啟動(dòng)的方法適用于繞線式轉(zhuǎn)子、深槽轉(zhuǎn)子及雙籠式轉(zhuǎn)子。對(duì)于鼠籠式轉(zhuǎn)子無(wú)法使用該方法。

增加異步電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻時(shí)，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩將不會(huì)受到影響，但最大轉(zhuǎn)矩的出現(xiàn)點(diǎn)將發(fā)生移動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線將沿轉(zhuǎn)差率軸壓縮。由于電機(jī)曲線關(guān)于轉(zhuǎn)差率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，因此電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩將增大。但其數(shù)值受電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的影響。

單相異步電機(jī)的啟動(dòng)方式包括:電容啟動(dòng)、電阻啟動(dòng)、PTC啟動(dòng)等、罩極啟動(dòng)等。

由于感應(yīng)電機(jī)單相繞組在轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，無(wú)法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，因此只有單相繞組的異步電機(jī)無(wú)法自啟動(dòng)。對(duì)此，需要在單相異步電機(jī)上安裝有于主繞組成90°的輔助繞組。該繞組主要用于電機(jī)的啟動(dòng)，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)完成后可以切斷該繞組或用于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

為了使電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，就必須使電機(jī)繞組在轉(zhuǎn)子靜止時(shí)能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。為此，需要有在空間上互成90°的兩個(gè)繞組，并通入相位上互差90°的電流。由于電機(jī)繞組成感性、因此可以利用電容和電阻使2個(gè)繞組互成90°。PTC啟動(dòng)，是使用PTC電阻，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到一定速度后，電機(jī)的溫度將升高，此時(shí)PTC電阻達(dá)到劇里溫度，電阻自動(dòng)切斷。

同步電機(jī)由于轉(zhuǎn)子以同步速旋轉(zhuǎn)，不存在轉(zhuǎn)差率。當(dāng)轉(zhuǎn)子的速度與同步速相差較大時(shí)，將產(chǎn)生失步現(xiàn)象，因此無(wú)法自啟動(dòng)。同步電機(jī)的啟動(dòng)方式包括:變頻啟動(dòng)、異步電機(jī)帶動(dòng)啟動(dòng)、線性電機(jī)自啟動(dòng)。

對(duì)于變頻啟動(dòng)，通常設(shè)定啟動(dòng)電壓頻率的變化率，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速的60至80后，向電機(jī)加入額定頻率，直接帶入同步。異步電機(jī)帶動(dòng)啟動(dòng)類(lèi)似。對(duì)于線性電機(jī)，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為永磁體+鼠籠。鼠籠用于啟動(dòng)過(guò)程。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至同步速后，鼠籠不再產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

電機(jī)調(diào)速方法包括:串電阻調(diào)速、變頻調(diào)速、變極調(diào)速及矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。

串電阻調(diào)速主要用于異步電機(jī)。調(diào)速范圍受到電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩限制。

變頻調(diào)速適用于感應(yīng)電機(jī)。通過(guò)調(diào)節(jié)同步速達(dá)到調(diào)速的目的。

變極調(diào)速通過(guò)改變電機(jī)極數(shù)，產(chǎn)生1/2、1/3...的轉(zhuǎn)速。

矢量控制技術(shù)是由德國(guó)學(xué)者Blaschke在1971年提出的。通過(guò)對(duì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組解耦，使控制感應(yīng)電機(jī)與控制直流電機(jī)一樣。通過(guò)分別調(diào)節(jié)電機(jī)勵(lì)磁與電樞電流的大小，來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、反電動(dòng)勢(shì)等。

直接轉(zhuǎn)矩控制由德國(guó)學(xué)者Depenbrock于1985年提出。它直接控制定子磁鏈空間矢量和電磁轉(zhuǎn)矩，具有快速響應(yīng)的能力。

智能電機(jī)控制又名智能馬達(dá)控制。即通過(guò)關(guān)鍵的過(guò)程信息之間的交流，提供較高的電機(jī)績(jī)效，增強(qiáng)電機(jī)的保護(hù)功能，使通訊更好，啟動(dòng)更快。

智能電機(jī)控制在工業(yè)領(lǐng)域有多種組合方案，下面以Rockwell自動(dòng)化電機(jī)控制與集成架構(gòu) 的結(jié)合為例，簡(jiǎn)單介紹智能電機(jī)控制的功能和應(yīng)用。

電機(jī)控制器根據(jù)其電流形式的不同可以分為直流電機(jī)控制器和交流電機(jī)控制器，電機(jī)根據(jù)其驅(qū)動(dòng)方式的不同可分為直流電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，其中對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)還可以分為單極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

智能電機(jī)控制(SMC)將工業(yè)中的電機(jī)控制解決方案與集成架構(gòu)相結(jié)合，最大化控制效率和電機(jī)利用率，使其易于啟動(dòng)和操作。集成架構(gòu)由Logix 控制平臺(tái)和FactoryTalk(R)的制造軟件集成套件組成。智能電機(jī)控制(SMC)具有如下優(yōu)勢(shì):

加速系統(tǒng)設(shè)計(jì)、更高的績(jī)效、更好的預(yù)測(cè)和預(yù)防停工期的能力、對(duì)制造業(yè)過(guò)程變化的更快反應(yīng)。該集成方式采集的有關(guān)電機(jī)績(jī)效的數(shù)據(jù)有助于改善操作各步驟中的決策，同時(shí)允許更高效的系統(tǒng)組態(tài)和監(jiān)測(cè)。