工程学是关于权衡的。

当涉及到运动时，应用决定了解的形式。如今，运动和自动化技术可以被认为是维恩图，不断提高的智能水平允许每个组件提供更广泛的功能智能驱动正在接管运动控制器的任务，个人电脑的操作就像人机接口(HMIs)等等。

在某些情况下，这种重叠趋势模糊了运动控制和非运动控制之间的界限，比如配有智能变频驱动器的交流电机。像伺服电机一样，它们结合反馈来提供速度、扭矩和位置控制。不，他们不提供复杂的伺服电机或步进电机，但不是所有的应用需要。借用《Goldilocks and the Three Bears》中的一个比喻，有时应用程序不需要最高性能的解决方案或最低性能的解决方案。有时候，中等水平的表现刚好合适。

变频率值命题
施加电源的最简单方法是使用电机启动器，以100％的速度运行电机。没有智慧，硬件是经济的 - 或者是吗？电机启动器以恒定的速率操作电动机。这对于只需要一种速度的原材料处理输送机，但是何时何地是一种考虑需要在短突发的100％流动下运行的风扇，但主要需要在50％的流量下运行。一种选择是将电机以100％的速度操作，并使用阻尼器减少气流。问题是，虽然这种方法提供了所需的性能，但它是能量的阐明。更有效的选项是使用变频驱动器控制电机，该电机实际上会使电机降低到实现50％的流量，然后在100％流动期间加速它。

这里可以实现的节省超越明显。“在恒定扭矩应用中，电压与频率比为线性，”Rick Roberson说，可变频率驱动产品营销经理三菱电机自动化公司(伊利诺斯州的弗农山)。“在60hz时，变频驱动输出230v;在30赫兹(最高速度的一半)时，它将输出115 V。然而，当我们遇到风扇和泵的应用时，我们会做一个电压-频率曲线。”由于风机和水泵的工作特性，电压-频率曲线是频率的平方，所需功率是速度的立方。“如果我们以30hz(最高速度的50%)运行驱动器，”罗伯森说，“我们只会使用60hz时的25%的电流。”换句话说，以半速运行风扇只需要四分之一的能量。

除了节省能源，还有其他好处。考虑一个启动/停止泵应用，其中电机要么运行在接近最高速度或零。由于需要将系统中的动能从零转换为全速，电机的启动和停止不断地引入损失。用变频操作代替启动/停止，可以大大减少由于启动扭矩引起的皮带和齿轮的磨损。这又意味着减少维护和停机时间。

对于具有适度性能要求的输送机或索引表等应用，变频驱动器还可以减少库存并简化更换。越来越多的伺服电机制造商将驱动器与电机相匹配，以获得最佳性能。“他们是一对，”罗伯逊说。“如果电机出现故障，我只能希望我的分销商或供应商的货架上有这种型号的电机，这样我的系统就能重新启动并运行。如果我可以使用可以进行定位的交流感应驱动器，[相反]，我可以使用标准的交流电机。如果交流电机坏了，根据我所在的位置，在20英里半径内可能有10家不同的电机供应商，所以我可以在第二天换一个，让我的系统启动并运行。”

理解变频驱动
该公司的产品营销专家菲尔·坎普(Phil Camp)说，变频驱动器适用于智能的所有领域Baldor Electric Co.(南卡罗来纳格林维尔)。最简单的一种，Camp称之为旋钮盒，其特点是在驱动器的前面有一个电位器来控制频率和一个开关开关来关闭和打开它。问题是它们是没有任何接口的手动设备。对于驱动器易于访问且偶尔更改的应用程序来说，这不一定是一个问题，但对于频繁更改或设备难以访问的机器来说，这可能是一个问题。

在这个范围的另一端是具有反馈功能的复杂驱动器。它们的分辨率可能是1024或4096脉冲每转，而高性能伺服电机提供的分辨率是100万次，但对于某些应用来说，这已经足够好了。智能变频驱动器可以提供到特定位置的运动，但它们不能完成紧密协调的运动á la电子凸轮或画圆。然而，它们确实允许远距离操作，这是键盘提供的。“我们不叫它人机界面，但它就是人机界面，”坎普说。“在很多情况下，它只是留在驱动器表面，以便维护人员能够监控驱动器或有能力在本地启动和停止控制。或者你可以把它安装在离驱动器几百英尺远的地方，以便提供一个远离驱动器本身的控制站。”

键盘通常不像传统的人机界面那样可编程，但有些应用程序不需要这种功能。小键盘能够提供的是在几个不同的可编程参数集之间切换的能力。“驱动器内的每个表都为驱动器提供了一组全新的参数，以供其操作，”Camp说。“你可以用它来驱动不需要每天使用同一马达的驱动器，可能是一辆泵车或在设施内移动的其他东西。你可以把它插到另一个电机上，然后切换到一个专门为该电机设置参数的表格。”

变频驱动需要某种处理器，但它们的功能基本上是在软件和固件中实现的。罗伯森说:“软件是两者的区别。”“在低端驱动器上，你不需要CPU有非常快的时钟速率。你可以使用非常低成本的处理器，因为指令集非常小。对于像定位这样的复杂任务，你需要一个非常快的处理器，所以这会推高硬件的成本。”

选择合适的申请
当然，一如既往，有权衡。可变频率驱动器比其固定频率对应物更昂贵，安装更复杂。然而，随着时间的推移，节能赢了。Robeson说，投资回报（ROI）的时间通常是两到三年。在风扇和泵的情况下石油钻井平台ARC Advisory Group的研究主管克雷格•雷斯尼克(Craig Resnick)表示，投资回报率可能短至6个月。

变频驱动器也无法匹配运动控制的性能。这一切都归结为申请。“我认为主要用于需要非连续运动的应用的运动控制，例如从点A移动到点B或一起同步多个轴，”CAMP说。“变频驱动器通常用于Web处理应用程序等连续过程，或在需要较低精度的高马力应用中使用。”

考虑一个注射成型机，其中RAM将材料推入模具中。“您通常会使用变频驱动器或可变速度交流驱动器，以便与运动控制器相反，因为它只是蛮力类型的运动，”阵营。同时，应用需要比固定速度电机供应更多的灵活性。“您可能有不同的塑料，需要基于温度和压力的不同喷射速度。您可能正在使用压力传感器调节喷射过程，讲述驱动器加速，慢下来。可变速度交流驱动器更适合该类型的应用。“

另一个用于变频驱动器的良好应用程序示例是具有松散定位规范的索引表。“也许我只是想做一个90度或180度的增量，我在表的一边装载一个部件，并将它索引到另一个位置，”罗伯森说。就像机器人焊接，零件被装载在另一边，我不需要高精度的松散公差焊接机，只要我足够接近。”

罗伯森说，变频驱动也用于无轴印刷机，在这些印刷机中，单个模块有时被组合在一起，用于某些流程，并独立地为其他流程操作。在这里，性能较低的技术可以替代运动控制，为四个工位的四级压力机节省大约五位数的成本。

最终，甜点应用是那些平衡灵活性的灵活性，尽管性能权衡一直掉落。“多年来，”变频交流驱动器已经走得很长，“营地说。“运动控制的可编程性并不完全存在于交流驱动器中，但现在它们具有相当多的灵活性，可以允许它们适合这些近运动控制应用。”

有时运动控制为应用程序提供了太多的复杂性;有时固定频率的驱动器提供的太少。有时变频驱动是正确的。