Lịch sử của động cơ điện bắt đầu từ năm 1820, khi Hans Christian Oster phát hiện ra tác dụng từ của dòng điện, và một năm sau Michael Faraday phát hiện ra hiện tượng quay điện từ và chế tạo ra động cơ DC nguyên thủy đầu tiên.Faraday phát hiện ra cảm ứng điện từ vào năm 1831, nhưng phải đến năm 1883, Tesla mới phát minh ra động cơ cảm ứng (không đồng bộ).Ngày nay, các loại máy điện chính vẫn giữ nguyên là DC, cảm ứng (không đồng bộ) và đồng bộ, tất cả đều dựa trên lý thuyết được phát triển và khám phá bởi Alstead, Faraday và Tesla hơn một trăm năm trước.
Kể từ khi phát minh ra động cơ cảm ứng, nó đã trở thành động cơ được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay do những ưu điểm của động cơ cảm ứng so với các động cơ khác.Ưu điểm chính là động cơ cảm ứng không yêu cầu kết nối điện giữa các bộ phận đứng yên và quay của động cơ, do đó, chúng không yêu cầu bất kỳ bộ chuyển mạch cơ học (bàn chải) nào và chúng là động cơ không cần bảo trì.Động cơ cảm ứng còn có đặc điểm là trọng lượng nhẹ, quán tính thấp, hiệu suất cao và khả năng quá tải mạnh.Kết quả là chúng rẻ hơn, mạnh hơn và không bị hỏng ở tốc độ cao.Ngoài ra, động cơ có thể làm việc trong môi trường dễ cháy nổ mà không phát ra tia lửa điện.
Xét tất cả những ưu điểm trên, động cơ cảm ứng được coi là bộ chuyển đổi năng lượng cơ điện hoàn hảo, tuy nhiên, năng lượng cơ học thường được yêu cầu ở những tốc độ thay đổi, trong đó hệ thống điều khiển tốc độ không phải là vấn đề tầm thường.Cách hiệu quả duy nhất để tạo ra sự thay đổi tốc độ vô cấp là cung cấp điện áp ba pha với tần số và biên độ thay đổi cho động cơ không đồng bộ.Tốc độ rôto phụ thuộc vào tốc độ của từ trường quay do stato cung cấp nên cần phải chuyển đổi tần số.Cần có điện áp thay đổi, trở kháng động cơ giảm ở tần số thấp và dòng điện phải được hạn chế bằng cách giảm điện áp cung cấp.
Trước sự ra đời của điện tử công suất, việc điều khiển giới hạn tốc độ của động cơ cảm ứng đã đạt được bằng cách chuyển ba cuộn dây stato từ nối tam giác sang nối sao, giúp giảm điện áp trên cuộn dây động cơ.Động cơ cảm ứng cũng có nhiều hơn ba cuộn dây stato để cho phép thay đổi số lượng cặp cực.Tuy nhiên, động cơ có nhiều cuộn dây sẽ đắt hơn vì động cơ cần nhiều hơn ba cổng kết nối và chỉ có sẵn các tốc độ riêng biệt cụ thể.Một phương pháp điều khiển tốc độ khác có thể đạt được bằng động cơ cảm ứng rôto dây quấn, trong đó các đầu cuộn dây rôto được đưa vào các vòng trượt.Tuy nhiên, cách tiếp cận này dường như loại bỏ hầu hết các ưu điểm của động cơ cảm ứng, đồng thời gây ra tổn thất bổ sung, có thể dẫn đến hiệu suất kém do đặt các điện trở hoặc điện kháng mắc nối tiếp qua cuộn dây stato của động cơ cảm ứng.
Vào thời điểm đó, các phương pháp trên là những phương pháp duy nhất có sẵn để kiểm soát tốc độ của động cơ cảm ứng và động cơ DC đã tồn tại với bộ truyền động tốc độ biến thiên vô hạn, không chỉ cho phép hoạt động ở bốn góc phần tư mà còn bao phủ phạm vi công suất rộng.Chúng rất hiệu quả và có khả năng kiểm soát phù hợp cũng như phản ứng động tốt, tuy nhiên, nhược điểm chính của nó là yêu cầu bắt buộc đối với chổi.
Tóm lại
Trong 20 năm qua, công nghệ bán dẫn đã có những bước tiến vượt bậc, cung cấp những điều kiện cần thiết cho sự phát triển của hệ thống truyền động động cơ cảm ứng phù hợp.Những điều kiện này rơi vào hai loại chính:
(1) Giảm chi phí và cải thiện hiệu suất của các thiết bị chuyển mạch điện tử công suất.
(2) Khả năng triển khai các thuật toán phức tạp trong bộ vi xử lý mới.
Tuy nhiên, cần phải có điều kiện tiên quyết là phát triển các phương pháp phù hợp để điều khiển tốc độ của động cơ cảm ứng có độ phức tạp, trái ngược với sự đơn giản về mặt cơ học, đặc biệt quan trọng đối với cấu trúc toán học của chúng (đa biến và phi tuyến).
Thời gian đăng: 05-08-2022