Η ιστορία των ηλεκτρικών κινητήρων χρονολογείται από το 1820, όταν ο Hans Christian Oster ανακάλυψε τη μαγνητική επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος και ένα χρόνο αργότερα ο Michael Faraday ανακάλυψε την ηλεκτρομαγνητική περιστροφή και κατασκεύασε τον πρώτο πρωτόγονο κινητήρα DC.Ο Faraday ανακάλυψε την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή το 1831, αλλά μόλις το 1883 ο Tesla εφηύρε τον επαγωγικό (ασύγχρονο) κινητήρα.Σήμερα, οι κύριοι τύποι ηλεκτρικών μηχανών παραμένουν οι ίδιοι, DC, επαγωγικές (ασύγχρονες) και σύγχρονες, όλα βασισμένα σε θεωρίες που αναπτύχθηκαν και ανακαλύφθηκαν από τους Alstead, Faraday και Tesla πριν από εκατό χρόνια.
Από την εφεύρεση του κινητήρα επαγωγής, έχει γίνει ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος κινητήρας σήμερα λόγω των πλεονεκτημάτων του επαγωγικού κινητήρα σε σχέση με άλλους κινητήρες.Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι οι επαγωγικοί κινητήρες δεν απαιτούν ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ των ακίνητων και περιστρεφόμενων τμημάτων του κινητήρα, επομένως, δεν απαιτούν μηχανικούς μεταγωγείς (βούρτσες) και είναι κινητήρες χωρίς συντήρηση.Οι επαγωγικοί κινητήρες έχουν επίσης τα χαρακτηριστικά του μικρού βάρους, της χαμηλής αδράνειας, της υψηλής απόδοσης και της ισχυρής ικανότητας υπερφόρτωσης.Ως αποτέλεσμα, είναι φθηνότερα, ισχυρότερα και δεν αποτυγχάνουν σε υψηλές ταχύτητες.Επιπλέον, ο κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει σε εκρηκτική ατμόσφαιρα χωρίς σπινθήρες.
Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα παραπάνω πλεονεκτήματα, οι επαγωγικοί κινητήρες θεωρούνται τέλειοι ηλεκτρομηχανικοί μετατροπείς ενέργειας, ωστόσο, συχνά απαιτείται μηχανική ενέργεια σε μεταβλητές ταχύτητες, όπου τα συστήματα ελέγχου ταχύτητας δεν είναι ασήμαντο θέμα.Ο μόνος αποτελεσματικός τρόπος για να δημιουργήσετε αδιάκοπη αλλαγή ταχύτητας είναι η παροχή τριφασικής τάσης με μεταβλητή συχνότητα και πλάτος για τον ασύγχρονο κινητήρα.Η ταχύτητα του ρότορα εξαρτάται από την ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου που παρέχεται από τον στάτορα, επομένως απαιτείται μετατροπή συχνότητας.Απαιτείται μεταβλητή τάση, η σύνθετη αντίσταση του κινητήρα μειώνεται σε χαμηλές συχνότητες και το ρεύμα πρέπει να περιοριστεί μειώνοντας την τάση τροφοδοσίας.
Πριν από την εμφάνιση των ηλεκτρονικών ισχύος, ο έλεγχος περιορισμού της ταχύτητας των επαγωγικών κινητήρων επιτυγχανόταν με την αλλαγή των τριών περιελίξεων του στάτη από μια σύνδεση τριγώνου σε μια σύνδεση αστέρα, η οποία μείωσε την τάση στις περιελίξεις του κινητήρα.Οι επαγωγικοί κινητήρες έχουν επίσης περισσότερες από τρεις περιελίξεις στάτορα για να επιτρέπουν τη μεταβολή του αριθμού των ζευγών πόλων.Ωστόσο, ένας κινητήρας με πολλαπλές περιελίξεις είναι πιο ακριβός επειδή ο κινητήρας απαιτεί περισσότερες από τρεις θύρες σύνδεσης και είναι διαθέσιμες μόνο συγκεκριμένες διακριτές ταχύτητες.Μια άλλη εναλλακτική μέθοδος ελέγχου ταχύτητας μπορεί να επιτευχθεί με έναν επαγωγικό κινητήρα τυλιγμένου ρότορα, όπου τα άκρα περιέλιξης του ρότορα φέρονται σε δακτυλίους ολίσθησης.Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση προφανώς αφαιρεί τα περισσότερα από τα πλεονεκτήματα των επαγωγικών κινητήρων, ενώ εισάγει επίσης πρόσθετες απώλειες, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν σε κακή απόδοση τοποθετώντας αντιστάσεις ή αντιδράσεις σε σειρά στις περιελίξεις του στάτη ενός επαγωγικού κινητήρα.
Εκείνη την εποχή, οι παραπάνω μέθοδοι ήταν οι μόνες διαθέσιμες για τον έλεγχο της ταχύτητας των επαγωγικών κινητήρων και οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος υπήρχαν ήδη με απείρως μεταβλητές ταχύτητες που όχι μόνο επέτρεπαν τη λειτουργία σε τέσσερα τεταρτημόρια, αλλά κάλυπταν επίσης ένα ευρύ φάσμα ισχύος.Είναι πολύ αποδοτικά και έχουν κατάλληλο έλεγχο και μάλιστα καλή δυναμική απόκριση, ωστόσο, το κύριο μειονέκτημά του είναι η υποχρεωτική απαίτηση για βούρτσες.
Συμπερασματικά
Τα τελευταία 20 χρόνια, η τεχνολογία ημιαγωγών έχει σημειώσει τεράστια πρόοδο, παρέχοντας τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την ανάπτυξη κατάλληλων συστημάτων κίνησης κινητήρα επαγωγής.Αυτές οι συνθήκες χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες:
(1) Μείωση κόστους και βελτίωση της απόδοσης των ηλεκτρονικών συσκευών μεταγωγής ισχύος.
(2) Δυνατότητα υλοποίησης πολύπλοκων αλγορίθμων σε νέους μικροεπεξεργαστές.
Ωστόσο, απαιτείται προϋπόθεση για την ανάπτυξη κατάλληλων μεθόδων για τον έλεγχο της ταχύτητας των επαγωγικών κινητήρων των οποίων η πολυπλοκότητα, σε αντίθεση με τη μηχανική τους απλότητα, είναι ιδιαίτερα σημαντική όσον αφορά τη μαθηματική τους δομή (πολυμεταβλητή και μη γραμμική).
Ώρα δημοσίευσης: Αύγ-05-2022