交流感應電動機
AC感應電動機由轉子構成,該轉子具有與定子繞組產生的旋轉磁場相交的繞組。
在滿載速度下,轉子轉動的速度略慢於電機的同步速度。這是因為磁場使電流在轉子繞組中流動並產生轉動轉子的轉矩。因此,如果轉子以與磁場相同的速度轉動,轉子和磁場之間就不會有相對運動,也不會產生轉矩。
轉子滯後於旋轉磁場的速度被稱為電動機的滑動。滑差越大,電機產生的扭矩越大。
磁場旋轉的速度取決於分布在定子周圍的極或線圈的數量以及供電電流的頻率。這稱為同步速度。
同步速度=( 120 x頻率)
極數
典型的AC感應電動機速度為3600,1800,1200和900RPM。
下圖顯示了典型感應電機的轉矩 - 速度關係。
圖表的垂直軸上的起始扭矩從0到200,水平軸上的%速度從0到100。
繪製線從160起始扭矩和0%速度開始,並以25%的速度向下彎曲至125起動扭矩,在此處它開始向上彎曲,直到它以75%的速度達到200起動扭矩的峰值。然後繪製的線以100%的速度下降到0起始扭矩。初始向下曲線標記為「上拉扭矩」,峰值後的下降標記為「擊穿扭矩」。
鼠籠式交流感應電動機
大多數交流感應電機都是鼠籠式電機。
鼠籠式電動機中的轉子繞組是鋁或銅合金棒,它們沿軸的方向定位並由端環短路,如下圖所示。
杆的形狀和在其構造中使用的合金的阻力影響馬達的扭矩 - 速度特性。
脈衝寬度調製變頻器
當從恆定頻率電源(通常為60Hz)操作時,AC感應電動機是固定速度裝置。
變頻器通過改變提供給電動機的頻率來控制AC電動機的速度。
驅動器還根據輸出頻率調節輸出電壓,以提供相對恆定的電壓與頻率比(V / Hz),這是交流電機特性所要求的,以產生足夠的轉矩。
該過程的第一步是通過使用整流器將AC電源電壓轉換為DC。直流電源包含使用濾波電容器平滑的電壓紋波。VFD的這一部分通常稱為DC鏈路。
然後將該DC電壓轉換回AC。這種轉換通常通過使用稱為脈衝寬度調製(PWM)的技術使用諸如IGBT功率電晶體的功率電子器件來實現。輸出電壓以高頻率接通和斷開,接通時間或脈衝寬度的持續時間被控制為接近正弦波形。
較舊的驅動技術如電流源逆變器和可變電壓控制器使用SCR或晶閘管作為控制設備。這些技術現已被PWM VFD取代。
整個過程由微處理器控制,該微處理器監控:
輸入電壓,速度設定點,直流母線電壓,輸出電壓和電流,以確保電機在既定參數範圍內運行。
在最簡單的驅動器或應用中,速度參考只是一個設定點; 但是,在更複雜的應用中,速度參考來自過程控制器,例如可編程邏輯控制器(PLC)或轉速計。