調速開關

克服電機內在的線圈電阻

調速開關採用電子電路或微處理晶元去改變電機的級數、電壓、電流、頻率等方法控制電機的轉速,以使電機達到較高的使用性能的一種電子開關。

歷史


在二戰末期,人們提出了電機調速的方法,當時用原動機來驅動一台發電機,而通過控制發電機的勵磁來調節發電機的輸出電壓,藉此來調節被驅動電機的轉速。在戰後,隨著晶閘管的出現,發明了可控整流技術,通過晶閘管的導通時間來控制電壓。全控型功率管(GTO,GTR,MOSFET,IGBT,ICGT)的出現,不僅可以控制晶體管的導通,還可以控制關斷,這樣就提高了開關頻率,首先是調速系統響應速度得到了很大的提高,並且很好地解決了低速情況下的電流斷續問題。二戰後,隨著晶閘管技術的出現,有人提出了變頻技術,從而實現了交流電機的調速,用晶閘管實現了早期的電流型變頻器。電流型變頻器電流變形大,諧波高,效率低,應用並不廣泛,當時的電機主要是風扇電機。隨著科學的進步,各類電機林林總總,人們不再只對風扇電機調速有需求,對各類型電機的調速器的需求更加強烈,各種各樣的調速開關開始興起,以調壓調速,變極數調速,變頻調速,電磁調速為主。由於調壓調速的的無極特點,且具有效率高,結構簡單等優勢,被廣泛應用在民用電子調速開關中。

調速開關原理


對交流電機而言,調速方式有:電感式調速,抽頭式調速,電容式調速,控硅調速,變頻式調速。
直流電機而言,調速方式有:電樞迴路電阻調速,電樞電壓調速,晶閘管變流器供電的調速,大功率半導體器件的直流電動機脈寬調速,勵磁電流調速。
現在的電機調速很多使用的是可控硅,也就是晶閘管,它主要是利用了一個PWM的控制原理。即讓一個方波去控制可控硅,當方波處於高電平時,可控硅開啟,方波處於低電平位置的時候,可控硅截止。這樣調節高電平與低電平的比例(專業上稱為占空比),就可以改變電路導通和截止的時間比例,當全程導通時,風扇就全速運行,而全程不導通時,風扇就停止工作。同樣的可以實現,半速,1/4速,3/4速等不同轉速運行方案,理論上可以實現無級變速的可能。

分類


儘管電子調速類開關品種不多,從外表看大同小異,但還需認真辨識,下面將簡單介紹電子調速開關的三種分類方式。
電子調速開關可以按操作方式、負載功率、接線方式分類:
1)按操作方式分為:旋鈕調速開關,按鍵調速開關,調速插座開關。
2)按負載功率分為:常規功率調速開關,中等功率調速開關、超大功率調速開關;
3)按接線方式分為:單線式電子調速開關,零火線電子調速開關。

應用


HW-A-1040型(DC12v24v電壓通用型)調速器、工作原理:是通過改變輸出方波的占空比使負載上的平均電流功率從0-100%變化、從而改變負載、燈光亮度/電機速度。利用脈寬調製(PWM)方式、實現調光/調速、它的優點是電源的能量功率、能得到充分利用、電路的效率高。例如:當輸出為50%的方波時,脈寬調製(PWM)電路輸出能量功率也為50%,即幾乎所有的能量都轉換給負載。而採用常見的電阻降壓調速時,要使負載獲得電源最大50%的功率,電源必須提供71%以上的輸出功率,這其中21%消耗在電阻的壓降及熱耗上。大部分能量在電阻上被消耗掉了、剩下才是輸出的能量、轉換效率非常低。此外HW-A-1040型調速因其採用開關方式熱耗幾乎不存在、HW-A-1040型調速在低速時扭矩非常大、因為調速器帶有自動跟蹤PWM、另外採用脈寬調製(PWM)方式、可以使負載在工作時得到幾乎滿電源電壓、這樣有利於克服電機內在的線圈電阻而使電機產生更大的力矩功率。KTS-A10,KTS-A8,KTS-A7,KTS-A6,KTS-A5