Историята на електродвигателите датира от 1820 г., когато Ханс Кристиан Остер открива магнитния ефект на електрическия ток, а година по-късно Майкъл Фарадей открива електромагнитното въртене и конструира първия примитивен DC двигател.Фарадей открива електромагнитната индукция през 1831 г., но едва през 1883 г. Тесла изобретява индукционния (асинхронен) двигател.Днес основните типове електрически машини остават същите, постоянен ток, индукционни (асинхронни) и синхронни, всички базирани на теории, разработени и открити от Алстед, Фарадей и Тесла преди повече от сто години.
След изобретяването на асинхронния двигател, той се превърна в най-широко използвания двигател днес поради предимствата на асинхронния двигател пред другите двигатели.Основното предимство е, че индукционните двигатели не изискват електрическа връзка между неподвижната и въртящата се част на двигателя, следователно не изискват никакви механични комутатори (четки) и са двигатели, които не изискват поддръжка.Индукционните двигатели също имат характеристиките на леко тегло, ниска инерция, висока ефективност и силен капацитет на претоварване.В резултат на това те са по-евтини, по-здрави и не се провалят при високи скорости.В допълнение, двигателят може да работи в експлозивна атмосфера без искри.
Като се имат предвид всички горепосочени предимства, асинхронните двигатели се считат за перфектни електромеханични преобразуватели на енергия, но често се изисква механична енергия при променливи скорости, където системите за контрол на скоростта не са тривиален въпрос.Единственият ефективен начин за генериране на безстепенна промяна на скоростта е да се осигури трифазно напрежение с променлива честота и амплитуда за асинхронния двигател.Скоростта на ротора зависи от скоростта на въртящото се магнитно поле, осигурено от статора, така че е необходимо преобразуване на честотата.Необходимо е променливо напрежение, импедансът на двигателя се намалява при ниски честоти и токът трябва да бъде ограничен чрез намаляване на захранващото напрежение.
Преди появата на силовата електроника управлението на ограничаване на скоростта на асинхронните двигатели се постигаше чрез превключване на три статорни намотки от триъгълник към звезда, което намаляваше напрежението в намотките на двигателя.Индукционните двигатели също имат повече от три статорни намотки, за да позволят промяна на броя на двойките полюси.Въпреки това, двигател с множество намотки е по-скъп, тъй като двигателят изисква повече от три порта за свързване и са налични само специфични дискретни скорости.Друг алтернативен метод за контрол на скоростта може да бъде постигнат с асинхронен двигател с навит ротор, при който краищата на намотката на ротора се поставят върху контактни пръстени.Въпреки това, този подход очевидно премахва повечето от предимствата на асинхронните двигатели, като същевременно въвежда допълнителни загуби, които могат да доведат до лоша производителност чрез поставяне на резистори или реактивни съпротивления последователно през намотките на статора на асинхронен двигател.
По това време горните методи бяха единствените налични за контрол на скоростта на асинхронните двигатели и вече съществуваха двигатели с постоянен ток със задвижвания с безстепенна променлива скорост, които не само позволяваха работа в четири квадранта, но също така покриваха широк диапазон на мощност.Те са много ефективни и имат подходящ контрол и дори добра динамична реакция, но основният им недостатък е задължителното изискване за четки.
в заключение
През последните 20 години полупроводниковата технология постигна огромен напредък, осигурявайки необходимите условия за разработването на подходящи системи за задвижване с индукционни двигатели.Тези условия попадат в две основни категории:
(1) Намаляване на разходите и подобряване на производителността на силови електронни комутационни устройства.
(2) Възможност за внедряване на сложни алгоритми в нови микропроцесори.
Трябва обаче да се създаде предпоставка за разработване на подходящи методи за управление на скоростта на асинхронни двигатели, чиято сложност, за разлика от механичната им простота, е особено важна по отношение на тяхната математическа структура (многовариантна и нелинейна).
Време на публикуване: 5 август 2022 г