Elmotorernas historia går tillbaka till 1820, då Hans Christian Oster upptäckte den magnetiska effekten av elektrisk ström, och ett år senare upptäckte Michael Faraday elektromagnetisk rotation och byggde den första primitiva DC-motorn.Faraday upptäckte elektromagnetisk induktion 1831, men det var inte förrän 1883 som Tesla uppfann induktionsmotorn (asynkron).Idag förblir huvudtyperna av elektriska maskiner desamma, DC, induktion (asynkron) och synkron, allt baserat på teorier som utvecklades och upptäcktes av Alstead, Faraday och Tesla för över hundra år sedan.
Sedan uppfinningen av induktionsmotorn har den blivit den mest använda motorn idag på grund av fördelarna med induktionsmotorer jämfört med andra motorer.Den största fördelen är att induktionsmotorer inte kräver en elektrisk anslutning mellan de stationära och roterande delarna av motorn, därför kräver de inga mekaniska kommutatorer (borstar) och de är underhållsfria motorer.Induktionsmotorer har också egenskaperna för låg vikt, låg tröghet, hög effektivitet och stark överbelastningskapacitet.Som ett resultat är de billigare, starkare och misslyckas inte i höga hastigheter.Dessutom kan motorn arbeta i en explosiv atmosfär utan gnistor.
Med tanke på alla ovanstående fördelar anses induktionsmotorer vara perfekta elektromekaniska energiomvandlare, men mekanisk energi krävs ofta vid varierande hastigheter, där hastighetskontrollsystem inte är en trivial sak.Det enda effektiva sättet att generera steglös hastighetsändring är att tillhandahålla trefasspänning med variabel frekvens och amplitud för asynkronmotorn.Rotorhastigheten beror på hastigheten på det roterande magnetfältet som tillhandahålls av statorn, så frekvensomvandling krävs.Variabel spänning krävs, motorimpedansen reduceras vid låga frekvenser och strömmen måste begränsas genom att reducera matningsspänningen.
Före tillkomsten av kraftelektronik uppnåddes hastighetsbegränsande styrning av induktionsmotorer genom att byta de tre statorlindningarna från en delta- till en stjärnanslutning, vilket minskade spänningen över motorlindningarna.Induktionsmotorer har också mer än tre statorlindningar för att tillåta variation av antalet polpar.En motor med flera lindningar är dock dyrare eftersom motorn kräver fler än tre anslutningsportar och endast specifika diskreta hastigheter är tillgängliga.En annan alternativ metod för varvtalsreglering kan uppnås med en lindad rotorinduktionsmotor, där rotorlindningsändarna förs på släpringar.Men detta tillvägagångssätt tar uppenbarligen bort de flesta av fördelarna med induktionsmotorer, samtidigt som det introducerar ytterligare förluster, vilket kan resultera i dålig prestanda genom att placera resistorer eller reaktanser i serie över statorlindningarna på en induktionsmotor.
Vid den tiden var ovanstående metoder de enda tillgängliga för att styra hastigheten på induktionsmotorer, och likströmsmotorer fanns redan med steglöst varvtalsstyrda frekvensomriktare som inte bara tillät drift i fyra kvadranter, utan också täckte ett brett effektområde.De är mycket effektiva och har lämplig kontroll och till och med ett bra dynamiskt svar, men dess största nackdel är det obligatoriska kravet på borstar.
Sammanfattningsvis
Under de senaste 20 åren har halvledarteknologin gjort enorma framsteg, vilket ger de nödvändiga förutsättningarna för utveckling av lämpliga induktionsmotordrivsystem.Dessa tillstånd delas in i två huvudkategorier:
(1) Kostnadsreduktion och prestandaförbättring av kraftelektroniska omkopplingsanordningar.
(2) Möjlighet att implementera komplexa algoritmer i nya mikroprocessorer.
En förutsättning måste dock göras för att utveckla lämpliga metoder för att styra hastigheten på induktionsmotorer vars komplexitet, i motsats till deras mekaniska enkelhet, är särskilt viktig med hänsyn till deras matematiska struktur (multivariat och olinjär).
Posttid: 2022-05-05