微型調(diào)速電機(jī)主要有以下幾種調(diào)速控制方式:
一、電壓調(diào)速
原理
電壓調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)的輸入電壓來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)電機(jī)的基本原理,電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電壓近似成正比關(guān)系。對(duì)于微型直流調(diào)速電機(jī),降低輸入電壓會(huì)使電機(jī)的電樞電流減小,電磁轉(zhuǎn)矩也隨之減小,從而使電機(jī)轉(zhuǎn)速下降;反之,升高電壓會(huì)使轉(zhuǎn)速上升。
例如,一個(gè)額定電壓為 12V 的微型直流電機(jī),當(dāng)把電壓降低到 6V 時(shí),其轉(zhuǎn)速會(huì)明顯下降。
特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單,成本較低。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的可變電阻器或者直流電壓調(diào)節(jié)器就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方式在一些對(duì)調(diào)速精度要求不高的場(chǎng)合,如小型玩具車、簡(jiǎn)易風(fēng)扇等應(yīng)用中比較適用。
缺點(diǎn)是調(diào)速范圍相對(duì)較窄,而且在低電壓下,電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)顯著下降,可能導(dǎo)致電機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載的情況。
二、變頻調(diào)速(主要適用于交流微型調(diào)速電機(jī))
原理
交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為(其中是轉(zhuǎn)速,是電源頻率,是電機(jī)極對(duì)數(shù))。變頻調(diào)速就是通過(guò)改變電源的頻率來(lái)改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
例如,對(duì)于一臺(tái)兩極(p=1)的交流微型電機(jī),當(dāng)電源頻率從 50Hz 降低到 25Hz 時(shí),其同步轉(zhuǎn)速會(huì)從 3000r/min 降低到 1500r/min。
特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍寬,可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。能夠在較寬的速度范圍內(nèi)保持較高的效率,并且在低頻運(yùn)行時(shí),也能提供足夠的轉(zhuǎn)矩。
缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜,成本較高。需要專門的變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)節(jié),而且變頻器本身會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾。
三、脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速(主要用于直流微型調(diào)速電機(jī))
原理
PWM 調(diào)速是通過(guò)控制功率開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間,來(lái)改變電機(jī)電樞電壓的平均值,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。在一個(gè)固定的周期內(nèi),通過(guò)改變高電平(導(dǎo)通時(shí)間)所占的比例,即占空比,來(lái)調(diào)整電機(jī)的平均電壓。
例如,占空比為 50% 時(shí),電機(jī)得到的平均電壓是電源電壓的一半,轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)降低。
特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速精度高,效率高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。可以實(shí)現(xiàn)快速的加速和減速,并且在不同占空比下電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性比較穩(wěn)定。
缺點(diǎn)是控制電路相對(duì)復(fù)雜,需要有專門的 PWM 控制器來(lái)產(chǎn)生合適的脈沖信號(hào)。不過(guò),隨著電子技術(shù)的發(fā)展,PWM 控制器的成本也在逐漸降低。