AC感应电机介绍

AC 感应电机 (ACIM) 是消费电子类应用和工业应用中最受欢迎的电机，代表了工业革命的力量。十九世纪末，Nicola Tesla 首次构想出“无火花”电机的概念，即由两个静态相位以正交关系构成的多相结构。自此以来，又改为更为常用的 3 相结构，实现了电机电压和电流的平衡操作。

该电机没有刷式直流电机那样的刷子/换向器结构，不会产生火花相关的问题，如电噪声、刷子磨损、摩擦高和可靠性差等。转子和定子结构中磁性的消失进一步增强了可靠性，也降低了制造成本。在高功率应用中（如 500 HP 和更高应用），AC 感应电机是现有最高效的电机，可以达到 97% 或更高的效率额定值。但在轻载条件下，产生转子磁通所需的正交磁流占定子电流的很大部分，导致效率降低、功率因数操作较差。

ACIM 使用正弦电压和电流驱动时表现最佳。ACIM 的优点之一是能通过低扭矩纹波实现难以置信的顺畅操作。为了实现此目的，多数 ACIM 包含开槽定子结构，其中绕线按正弦绕线分布置于槽中，从而在气隙中呈现正弦磁通分布。此磁通也连接转子绕组，转子绕组的两端短接铜棒或铝棒，并安装在软铁或其它铁基材料组成的堆栈式层压结构上。在大多数情况下，降低转子棒的电阻可以提高电机效率。随着这些导体中的磁通减少，转子棒中将施加 d-flux/dt 电压，从而在转子中产生电流。换言之，电流从定子电路感应到转子电路，与从标准变压器的初级线圈感应二次电流差不多。此转子电流会产生自己的磁通，并与定子 mmF 交互产生扭矩。但是，为了在转子棒上实现 d-flux/dt 效应，转子不能以定子磁场相同的旋转速度旋转。因此，感应电机归类为异步电机。定子磁通矢量与转子之间的转速差异称为转差。随着电机轴所需扭矩增加，转差率也会增加。总之，电机速度是定子极数、电机扭矩（最终为电机转差）和 AC 输入电压频率的函数关系。

3 相拓扑是变速应用的理想选择。3 相转换器的常用方法如图所示，只需改变所应用波形的电压和频率（开环 V/Hz 或标量控制），即可控制电机速度。在扭矩环路周围回绕速度环路来采用场定向控制 (FOC)，也可控制速度。前者可以通过经济的器件（如 MSP430）轻松实现，但 FOC 更适合强大的 32 位处理器（如 TI C2000 处理器）。

AC 感应电机也有单相版本。多数单相版本实际上具有双相，其中一个相位用于帮助启动电机。一旦电机达到一定速度，该相位断开，这样电机就只在一个相位上运行。