Zgodovina elektromotorjev sega v leto 1820, ko je Hans Christian Oster odkril magnetni učinek električnega toka, leto pozneje pa je Michael Faraday odkril elektromagnetno vrtenje in izdelal prvi primitivni enosmerni motor.Faraday je leta 1831 odkril elektromagnetno indukcijo, vendar je Tesla šele leta 1883 izumil indukcijski (asinhroni) motor.Danes glavne vrste električnih strojev ostajajo enake, enosmerni, indukcijski (asinhroni) in sinhroni, vsi temeljijo na teorijah, ki so jih razvili in odkrili Alstead, Faraday in Tesla pred več kot sto leti.
Od izuma indukcijskega motorja je postal najbolj razširjen motor danes zaradi prednosti indukcijskega motorja pred drugimi motorji.Glavna prednost je, da indukcijski motorji ne potrebujejo električne povezave med mirujočimi in vrtljivimi deli motorja, torej ne potrebujejo nobenih mehanskih komutatorjev (krtačk) in so motorji brez vzdrževanja.Indukcijski motorji imajo tudi značilnosti majhne teže, nizke vztrajnosti, visoke učinkovitosti in močne preobremenitvene zmogljivosti.Posledično so cenejši, močnejši in ne odpovedo pri visokih hitrostih.Poleg tega lahko motor deluje v eksplozivni atmosferi brez iskrenja.
Glede na vse naštete prednosti veljajo indukcijski motorji za popolne elektromehanske pretvornike energije, vendar pa je mehanska energija pogosto potrebna pri spremenljivih vrtljajih, kjer sistemi za regulacijo hitrosti niso nepomembna zadeva.Edini učinkovit način za ustvarjanje brezstopenjske spremembe hitrosti je zagotovitev trifazne napetosti s spremenljivo frekvenco in amplitudo za asinhronski motor.Hitrost rotorja je odvisna od hitrosti vrtilnega magnetnega polja, ki ga zagotavlja stator, zato je potrebna pretvorba frekvence.Potrebna je spremenljiva napetost, impedanca motorja se zmanjša pri nizkih frekvencah, tok pa je treba omejiti z zmanjšanjem napajalne napetosti.
Pred pojavom močnostne elektronike je bilo krmiljenje indukcijskih motorjev z omejevanjem hitrosti doseženo s preklopom treh navitij statorja iz trikotnika v zvezdico, kar je zmanjšalo napetost na navitjih motorja.Indukcijski motorji imajo tudi več kot tri statorska navitja, kar omogoča spreminjanje števila parov polov.Vendar pa je motor z več navitji dražji, ker motor potrebuje več kot tri priključne priključke in so na voljo samo določene diskretne hitrosti.Drug alternativni način krmiljenja hitrosti je mogoče doseči z indukcijskim motorjem z navitim rotorjem, kjer so konci navitij rotorja pripeljani na drsne obroče.Vendar pa ta pristop očitno odstrani večino prednosti indukcijskih motorjev, hkrati pa uvede dodatne izgube, ki lahko povzročijo slabo delovanje, če se uporniki ali reaktanse postavijo zaporedno čez navitja statorja indukcijskega motorja.
Takrat so bile zgornje metode edine, ki so bile na voljo za krmiljenje hitrosti indukcijskih motorjev, enosmerni motorji pa so že obstajali s pogoni z neskončno spremenljivo hitrostjo, ki niso omogočali le delovanja v štirih kvadrantih, temveč so pokrivali tudi širok razpon moči.So zelo učinkovite in imajo primeren nadzor ter celo dober dinamični odziv, vendar je njihova glavna pomanjkljivost obvezna zahteva za krtače.
v zaključku
V zadnjih 20 letih je polprevodniška tehnologija izjemno napredovala in zagotovila potrebne pogoje za razvoj ustreznih pogonskih sistemov indukcijskih motorjev.Ti pogoji spadajo v dve glavni kategoriji:
(1) Zmanjšanje stroškov in izboljšanje delovanja močnostnih elektronskih stikalnih naprav.
(2) Možnost implementacije kompleksnih algoritmov v nove mikroprocesorje.
Vendar pa je treba ustvariti predpogoj za razvoj ustreznih metod za krmiljenje hitrosti indukcijskih motorjev, katerih kompleksnost je v nasprotju z njihovo mehansko preprostostjo še posebej pomembna glede na njihovo matematično strukturo (multivariantna in nelinearna).
Čas objave: 5. avgusta 2022