Sähkömoottorien historia ulottuu vuoteen 1820, jolloin Hans Christian Oster löysi sähkövirran magneettisen vaikutuksen ja vuotta myöhemmin Michael Faraday löysi sähkömagneettisen pyörimisen ja rakensi ensimmäisen primitiivisen tasavirtamoottorin.Faraday löysi sähkömagneettisen induktion vuonna 1831, mutta vasta vuonna 1883 Tesla keksi induktiomoottorin (asynkroninen).Nykyään sähkökoneiden päätyypit pysyvät samoina, DC, induktio (asynkroninen) ja synkroninen, jotka kaikki perustuvat Alsteadin, Faradayn ja Teslan yli sata vuotta sitten kehittämiin ja löytämiin teorioihin.
Induktiomoottorin keksimisen jälkeen siitä on tullut nykyään laajimmin käytetty moottori, koska oikosulkumoottorilla on etuja muihin moottoreihin verrattuna.Suurin etu on, että oikosulkumoottorit eivät vaadi sähköliitäntää moottorin kiinteiden ja pyörivien osien välillä, joten ne eivät vaadi mekaanisia kommutaattoreita (harjoja) ja ne ovat huoltovapaita moottoreita.Induktiomoottoreilla on myös kevyt paino, alhainen inertia, korkea hyötysuhde ja vahva ylikuormituskyky.Tämän seurauksena ne ovat halvempia, vahvempia eivätkä petä suurilla nopeuksilla.Lisäksi moottori voi toimia räjähdysvaarallisessa ympäristössä ilman kipinöintiä.
Kaikki edellä mainitut edut huomioon ottaen induktiomoottoreita pidetään täydellisinä sähkömekaanisina energianmuuntimina, mutta mekaanista energiaa tarvitaan usein vaihtelevilla nopeuksilla, joissa nopeudensäätöjärjestelmät eivät ole vähäpätöinen asia.Ainoa tehokas tapa luoda portaaton nopeudenmuutos on tarjota asynkroniselle moottorille kolmivaiheinen jännite vaihtelevalla taajuudella ja amplitudilla.Roottorin nopeus riippuu staattorin pyörivän magneettikentän nopeudesta, joten taajuusmuunnos on tarpeen.Vaaditaan muuttuvaa jännitettä, moottorin impedanssia pienennetään matalilla taajuuksilla ja virtaa on rajoitettava alentamalla syöttöjännitettä.
Ennen tehoelektroniikan tuloa oikosulkumoottoreiden nopeudenrajoitus saatiin aikaan vaihtamalla kolme staattorin käämiä kolmiosta tähtikytkennälle, mikä vähensi jännitettä moottorin käämien yli.Induktiomoottoreissa on myös enemmän kuin kolme staattorikäämitystä, jotta napaparien lukumäärää voidaan muuttaa.Moottori, jossa on useita käämiä, on kuitenkin kalliimpi, koska moottori vaatii enemmän kuin kolme liitäntäporttia ja käytettävissä on vain tietyt erilliset nopeudet.Toinen vaihtoehtoinen nopeudensäätötapa voidaan saavuttaa kierrettävällä roottorin oikosulkumoottorilla, jossa roottorin käämityksen päät tuodaan liukurenkaiden päälle.Tämä lähestymistapa kuitenkin ilmeisesti poistaa suurimman osan oikosulkumoottorien eduista ja aiheuttaa samalla lisähäviöitä, jotka voivat johtaa huonoon suorituskykyyn asettamalla vastukset tai reaktanssit sarjaan oikosulkumoottorin staattorikäämien poikki.
Yllä olevat menetelmät olivat tuolloin ainoita käytettävissä olevia oikosulkumoottoreiden nopeuden säätelyyn tarkoitettuja menetelmiä, ja DC-moottoreita oli jo olemassa portaattomasti säädettävällä nopeudella, jotka eivät vain mahdollistaneet toiminnan neljässä kvadrantissa, vaan kattoivat myös laajan tehoalueen.Ne ovat erittäin tehokkaita ja niillä on sopiva ohjaus ja jopa hyvä dynaaminen vaste, mutta niiden suurin haitta on pakollinen vaatimus harjoille.
tiivistettynä
Puolijohdetekniikka on viimeisen 20 vuoden aikana edistynyt valtavasti ja tarjonnut tarvittavat edellytykset sopivien oikosulkumoottorikäyttöjärjestelmien kehittämiseen.Nämä ehdot jaetaan kahteen pääluokkaan:
(1) Tehoelektronisten kytkinlaitteiden kustannusten vähentäminen ja suorituskyvyn parantaminen.
(2) Mahdollisuus toteuttaa monimutkaisia algoritmeja uusissa mikroprosessoreissa.
Edellytyksenä on kuitenkin oltava sopivien menetelmien kehittäminen oikosulkumoottoreiden nopeuden säätämiseen, joiden monimutkaisuus, toisin kuin niiden mekaaninen yksinkertaisuus, on erityisen tärkeä matemaattisen rakenteensa kannalta (monimuuttuja ja epälineaarinen).
Postitusaika: 05.08.2022