Moottoritekniikassa pyörivä magneettikenttä on keskeinen konsepti, joka määrittää moottorin toimintaominaisuudet ja suorituskyvyn. Kun moottorin roottori poistetaan ja staattorille levitetään vain kolmivaiheinen virtalähde, staattorin sisällä syntyy pyörivä magneettikenttä. Tämän magneettikentän olemassaolo on moottorin toiminnan perusta, ja sen nopeutta, suuntaa ja magneettihuoneita voidaan säädellä ulkoisilla olosuhteilla.
Pyörivän magneettikentän muodostuminen ja säätely
Pyörivä magneettikenttä muodostuu moottorin staattorin kolmivaiheisilla käämiillä kuluttamalla kolmivaiheinen vuorovirta sen läpi. Tämän magneettikentän pyörimisnopeus, joka tunnetaan myös nimellä synkroninen pyörimisnopeus (n 0), määritetään virtalähteen taajuuden (F) ja staattorin käämien napaparien lukumäärän perusteella. Kaava synkronisen nopeuden laskemiseksi on n 0=60 f/p. Siksi pyörivän magneettikentän pyörimisnopeuden säätely voidaan saavuttaa muuttamalla joko virtalähteen taajuutta tai staattorin napaparien lukumäärää.
Muuttujan taajuuden nopeuden hallinta
Taajuuden muuntamisen nopeuden hallinta toteutetaan muuttamalla virtalähteen taajuutta moottorin nopeuden säätelemiseksi. Taajuuden muuntamisen nopeuden hallintajärjestelmässä taajuusmuutorin ydinlaitteena voi muuntaa kiinteän teollisuustaajuusvirtalähteen taajuuden säädettäväksi vaihtovirtalähteenä. Kun virtalähteen taajuus muuttuu, myös pyörivän magneettikentän pyörimisnopeus muuttuu, mikä johtaa moottorin roottorin ajamaan uudella synkronisella nopeudella.
Taajuuden muuntamisen nopeuden säätelyprosessissa on kiinnitettävä erityistä huomiota jännitteen ja taajuuden väliseen suhteellisuuteen. Jotta voitaisiin varmistaa, että moottorin sisällä oleva magneettinen flux (φm) on vakio, jännitteen U ja virtalähteen taajuus F on ylläpidettävä tiettyä suhteellista suhdetta. Tätä suhteellisuutta edustaa yleensä V/F -käyrä. Perustaajuusalueella, kun taajuus kasvaa, jännitteen on kasvatettava vastaavasti magneettisen flux -stabiilin pitämiseksi.
Roottorin aiheuttama potentiaali ja pyörimisnopeus
Moottorin roottori leikkaa myös staattorin tuottaman pyörivän magneettikentän pyörimisen aikana, mikä johtaa indusoituun potentiaaliin (E2). Tämän indusoidun potentiaalin suuruus liittyy roottorin nopeuteen (N) ja käännetykseen (S). Slew -nopeus määritetään nimellä (n 0 - n)/n 0 ja edustaa eroa roottorin nopeuden ja synkronisen nopeuden välillä suhteessa synkronisesta nopeudesta. Sylynopeus on maksimi, kun moottori käynnistetään ensin (s=1), kun roottorin indusoitu potentiaali on maksimi. Moottorin nopeuden lisääntyessä pyörimiseron nopeus vähenee vähitellen ja myös roottorin indusoitu potentiaali vähenee vastaavasti.
Taajuuden muuntamisen ylikuormitusongelma
Taajuuden muuntamisen nopeuden säätelyprosessissa, jos moottori vähentää yhtäkkiä taajuutta, kun se toimii korkealla taajuudella ja moottorin nopeutta ei säädetä ajoissa, moottorin nopeus voi ylittää synkronisen nopeuden. Tällä hetkellä moottori on sähköntuotantotilassa, mikä tuottaa käänteisen sähkömotehokkaan voiman invertterin lataamiseksi. Jos tämä käänteinen sähkömoottorivoima ylittää taajuusmuutoksen toleranssin, se aiheuttaa taajuusmuutoksen ilmoittamisen ylijännitteen vikaan. Siksi taajuuden muuntamisen nopeuden hallintajärjestelmässä on toteutettava tehokkaita ohjaustoimenpiteitä tämän ylijännitteen ilmiön esiintymisen estämiseksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että moottorin ja taajuuden muuntamisen nopeuden säätelyn pyörivä magneettikenttä ovat tärkeitä sisältöä moottoritekniikassa. Analysoimalla pyörivän magneettikentän muodostumista ja säätelyä, taajuuden muuntamisen nopeuden hallinnan periaatetta, roottorin aiheuttamaa potentiaalia ja pyörimisnopeutta sekä taajuuden muuntamisen ylikuormitusongelmaa, voimme paremmin ymmärtää moottorin toimintaominaisuudet ja suorituskyvyn, moottorin, ja tarjota vahvaa teknistä tukea moottorin suunnittelulle, valmistukselle ja levittämiselle!