什麼是電動機調節比？

如何計算調節比

調節比是電機在不導緻電機過熱和損壞的情況下可以低于基本速度的速度的比率。您可以在電機銘牌或制造商的電機數據表中找到調節比。

 

您會遇到的常見調節比有：4:1、10:1、20:1 和 1000:1。比率中的第一個數字越高，電機安全運行的速度就越慢。

 

 4:1 的調節比意味着電機可以安全地減慢至其基本速度的四分之一。10 比 1 的調節比意味着電機可以以其基本速度的十分之一安全地運行，依此類推。這在下面的計算中得到了證明：

 

 大多數通用電動機的調節比為 10 比 1。這意味着，如果您的電機轉速為 1800 RPM，則可以将其減慢至 180 RPM，而不會導緻電機過熱。

 

與标量 VFD 控制相結合時，基本“逆變器負載”或“逆變器就緒”電機的調節比為 20:1。變頻電機的調節比為 1000:1 或更高。

 

可變扭矩與恒定扭矩

調節比可以列為恒定扭矩 (CT)、可變扭矩 (VT) 或兩者。如果未指示 CT 或 VT，則假定額定值列為 VT。

 

恒扭矩

無論轉速如何，恒定扭矩負載都需要相同的扭矩輸出。這意味着無論速度如何，軸都必須以相同的力旋轉。在電動機中，産生的扭矩與消耗的電流成正比，從而與産生的熱量成正比。因此，恒定扭矩負載在低轉速下會産生不成比例的大量熱量，并且需要更強大的冷卻。

 

可變扭矩

可變扭矩負載是根據速度而變化的負載。一般來說，随着速度降低，電機上的負載也會降低。VT 負載需要的扭矩輸出是速度的平方。例如，額定速度為 1800 RPM 時的 10HP 負載在 900 RPM 時僅需要 2.5HP。VT負載通常隻需要最小的冷卻能力。

 

 每個電機都将具有單獨的 VT 和 CT 調節比，因為 CT 應用所需的電流在低速時比同等 VT 應用産生更多熱量。對于 TEFC 和 ODP 電機，由于風扇速度與轉子速度相關，電機的冷卻性能在低速時會顯着下降，這使得恒扭矩應用的低 RPM 熱負載更加成問題。

 您會發現一些品牌（例如WEG）的通用電機的 VT 調節比為 1000:1。請注意，這與額定用于 CT 負載的1000:1 調節電機不同。

 

标量控制與矢量控制

 

标量控制

标量控制是伏特/赫茲控制。改變電源頻率以控制提供給電機的電壓，從而控制電機的速度。從理論上講，這種控制形式可以随着電機速度的增加和減少而保持扭矩恒定。當速度變得相當低時，特别是當電機達到靜止狀态時，電機的效率會降低。在這種情況下，電機需要在較低速度下升壓以保持其效率。

 

雖然标量控制不是最精确的 VFD 控制類型，但它對于 5:1 或更小的調節比非常有效。

 

矢量控制

另一方面，矢量控制更加精确，并且通過分别管理扭矩電流和磁通電流來提供更高程度的控制。矢量控制是一個閉環系統，需要将軸編碼器或霍爾效應傳感器添加到電機設置中并饋送到 VFD 的模拟輸入。編碼器或傳感器檢測電機軸的旋轉并向 VFD 提供反饋。允許在低速甚至靜止時進行精确控制。

矢量控制對于較高的調節比（如 1000:1 和 2000:1）非常有效，特别是在負載需要高水平低速扭矩的情況下。

 

您會發現大多數現代 VFD 都能夠進行标量控制和矢量控制。不過，需要不同的設置來包括傳感器和适當的設置。

 

當電機低于基本速度運行時會發生什麼

在選擇電動機之前，您必須了解預期負載所需的速度。在低于計算的調節轉速的情況下運行電機會降低冷卻系統的效率，可能會損壞電機。特别是在冷卻系統連接到軸的電機中，例如全封閉風扇冷卻或開放式防滴電機。随着軸旋轉速度變慢，安裝在軸上的風扇也會變慢，空氣将不再在機器中循環。

 

在電機已經滿負載的情況下，這種情況會更加嚴重。當電機低速滿扭矩運行時，熱量會迅速積聚。

 

熱損壞可以是電氣損壞，也可以是機械損壞。電機定子和轉子繞組周圍的絕緣可能會擊穿，導緻接線損壞和短路。過高的熱量會破壞軸承潤滑，并導緻軸承損壞。

 

 什麼時候需要關閉電機？

 

由于交流工業電機的速度取決于電源的頻率，因此除非與速度控制裝置配對，否則普通電機隻能以單一速度運行。

 在許多情況下，您會希望以較低的轉速運行電機。您可能需要減慢輸送機系統的速度，非常緩慢地移動起重機上的負載，或者慢速運行水泵以降低生産線的 psi。