Чи потрібно постійно змінювати частоту вхідної напруги в індукційних двигунах?

Я розумію, що для магнітних ліній обертового магнітного поля, щоб перерізати обмотки ротора (і викликати струм), поле має обертатися з трохи більшою швидкістю, ніж ротор. Але якщо припустити, що мотор запускається від нуля обертів, з якою швидкістю поле обертається в цей момент у часі? Чи треба якось відчувати швидкість обертання ротора і якось регулювати частоту 3-фазної вхідної напруги? Я думаю, що цього не відбувається, оскільки така вимога здається дещо складною, особливо якщо врахувати, що індукційні двигуни існують вже досить давно. То що мені не вистачає?

Індукційні двигуни - дивовижні машини - вони використовують кілька фізичних принципів у дуже елегантній справі.

Ваше твердження "Поле має обертатися з трохи більшою швидкістю, ніж ротор" є правильним, проте сенсорів немає. Фізика - це єдине, що змушує це статися. Розглянемо класичний випадок трифазного двигуна, не використовуючи привід змінної частоти. Кутова швидкість індукованого магнітного поля навколо осі статора така сама, як частота живлення. Для отримання додаткової інформації шукайте 3-фазні електричні машини або обертове магнітне поле в google:

Не називаючи конкретно кожного явища (зверніть увагу на закон Ленца та силу Лоренца, якщо ви з цим доглядаєтесь), давайте спробуємо описати, що відбувається під капотом двигуна: Обертання магнітного поля піддає ротор часу, що змінюється магнітним потоком, що в свою чергу індукує електричний струм уздовж обмотки ротора. Далі, оскільки обмотка зараз проводить електричний струм, а також піддається магнітному полю - на обмотку діє сила, створюючи крутний момент навколо осі обертання і змушуючи прискорювати ротор.

Тут справді грає краса дизайну мотора. У міру прискорення ротора його відносна кутова швидкість відносно обертового магнітного поля поступово зменшується. Чи зрозуміло? просто нагадую, що швидкість обертання магнітного поля є постійною і залежить лише від частоти напруги живлення. Оскільки відносна швидкість стає меншою, індукований струм також зменшується, а також прискорюється крутний момент. Для кожного зовнішнього навантаження (крутного моменту), що діє на ротор, буде досягнуто різної постійної кутової швидкості. При цій швидкості відносна швидкість між магнітним полем і ротором призведе до внутрішнього крутного моменту, рівного зовнішньому. Ось чому індукційний двигун ніколи не обертається з точною швидкістю магнітного поля (і тому називається асинхронним двигуном). Якщо він зміг обертатись із такою швидкістю,

1 1 : https://i.stack.imgur.com/bANJf.png

Але якщо припустити, що мотор запускається від нуля обертів, з якою швидкістю поле обертається в цей момент у часі?

Синхронна швидкість (швидкість обертання поля) не залежить від швидкості обертання ротора. Якщо ми подаємо первинну обмотку (статор) трифазною подачею, то частота обертового поля така сама, як частота подачі (50/60 Гц) протягом усього часу.$\Omega_{sy}$

Частота індукованого ЕРС в роторі на самому початку дорівнює частоті обертового поля. Якщо ротор вільно обертається зі швидкістю то, нарешті, він досягає синхронної швидкості . І індукований ЕРС тоді дорівнює нулю, оскільки немає відносного руху між обертовим полем і ротором, тому немає ЕМП. У зв'язку з механічними втратами, ротор сповільнюється, потім процес повторюється знову і знову.$\Omega_m$$\Omega_{sy}$

Нам не потрібно маніпулювати частотою подачі. Індукційні машини також розглядаються як перетворювач частоти. Вхідна частота подачі перетворюється на частоту індукованого ЕРС в роторі. Подумайте, що я пояснив вище. Частота індукованої напруги ротора при затримці дорівнює частоті живлення, коли ротор обертається, то частота індукованої напруги зменшується, тому з часом вона досягає нуля.