应用在变频电机中的编码器起到什么作用？

禹盟自动化科技 发布时间：2019-8-7

　　在自动化控制中经常会碰到各种电机的控制，在输送带、升降机、提升小车等较大功率的电机大部分是用变频电机，各个品牌PLC+变频器驱动控制变频电机也很普及了。禹盟编码器为您介绍应用在变频电机中的编码器起到什么作用？

　　由于伺服电机的普及使用，现在很多控制的思路都会向伺服电机比较与衡量，尽管变频控制早于伺服控制。伺服电机的控制是位置环、速度环、力矩环的闭环控制，这在永磁同步电机的设计原理上就有体现，驱动电流的相位与转子的位置同步，伺服电机的驱动已确定了位置环是“天然”闭环的。而在变频电机驱动是异步的，有时也称为异步电机，即使加上电机后部编码器的反馈，它也只有速度环，没有在电机驱动上的“位置环”，因此这个编码器就是“速度编码器”。

　　变频电机编码器作为速度编码器，它主要的目的是作为电机转子反电动势的计算，以达到对应当前电机反电动势的精准驱动控制。

　　当驱动电流启动电机转子旋转，根据电磁定律，当磁场变化时，附近的导体会产生感应电动势，其方向符合法拉第定律和楞次定律，与原先加在线圈两端的电压正好相反。这个电压就是反电动势。

　　以能量守恒法则：

　　电机驱动器送出的电能=机械能（驱动电流与反电动势平衡）+损耗（电机电流阻抗热损、机械阻力、配阻箱热损等）。

　　电机在启动加速时，必须达到驱动电流产生的旋转势能大于反电动势能（矢量为正），但也不能过大，过大的电流是损耗在电机热能和配阻箱热能上的。速度编码器的反馈提供给变频器计算反电动势，以使驱动旋转势能正好大于反电动势能。

　　每台电机有各自的特性常数，反电动势与电机转子转速和这个特性常数成正比关系。

　　反电动势=特性常数X转子转速

　　安装有编码器的变频电机，编码器信号反馈给变频驱动器，计算出当前的电机反电动势，变频驱动器给出合理的控制电流。
　　当编码器反馈给变频器的信号计算出电机转速偏低，远低于设计的对应驱动电流下电机应该达到的旋转速度，此时称为电机驱动“失速”，变频电机失速意味着反电动势偏低，电能都用到了热损上去了（反电动势偏低，电压分配给阻抗上），此时电机线圈电阻抗低，电流增大而电机发烫，或者变频器电流偏大，有可能就会烧损电机或者变频器，这时需要失速保护，而停止电机驱动。

　　对应这种可能出现的变频电机失速，早期常用的方法就是把电机功率和变频器功率设计的更大，要有足够的大，有足够的余量对应大电流热损，防止烧坏电机或者变频器器件，并且需要配备一个很大的配电阻箱，过电压分配将瞬间启动时的过余能量在配电阻箱平衡。这就造成电机设计的体积大，变频器效率低的浪费。而且在电机驱动加速时浪费了很多能量在热损上。

　　变频电机增加安装编码器，就可以提高电机与变频器在启动时的能量效率，减少电机与变频器损坏的可能。

　　一个比喻，开车的老司机都知道，车辆从低速启动时是最耗油的，如果是上坡加速更加耗油。电机驱动也是一样的道理，电机的能量损耗大部分是在启动加速时。变频电机如果想要真正达到节能的效果，最好就要加编码器反馈，在启动时精细化控制电流，减少启动热损的能量浪费，同时也保护电机与变频器不易损坏。

　　因此，如果变频电机编码器选型与安装得当，由于电机与变频器效率的提高，损害故障的减少，并且能真正体现变频电机的节能效果，多安装一个编码器所获得的效益是远远大于一个编码器的价格。

　　禹盟自动化科技（上海）有限公司的产品主要有旋转编码器、光电编码器、磁电编码器、复合式编码器、总线编码器、绝对值编码器、增量式编码器、微型编码器等。