关注 | 关于感应电机的那些事

         ，2005年之后中国的家电产量达到了世界第一。以空调为例，2016年世界空调总生产量大概为1.3亿台，其中的7成是中国品牌美的、格力。然后电机产量也是超越日本，跃居世界第一。仅仅是大型家电（空调、洗衣机、冰箱）所用的电机，中国就生产了4.4亿台。
 

         我们日常生活中见到的家电上都会贴上节能标识。在购买家电时，除了价格、功能之外，节能程度也是消费者重要的参考指标。针对节能，政府也发布了很多补贴政策。搭载的家电它的节能等级可以达到”1”,但实际中同样是用了变频器有“能耗等级1”的家电，其实也有“能耗等级2”的家电。随着空调的普及，变频器也越来越普及，但即便如此低能耗的直流无刷电机用量仍然较少，感应电机依旧是主流。感应电机是交流电机的鼻祖，1900年左右开始应用。构造简单，起动方便，成本低，都是感应电机的优点。不单单是在中国，分布在世界各地的各个行业都在大量使用感应电机。

         那么感应电机是什么样的电机呢？我们一起来看看感应电机的构造及其工作原理。
 

         同步电机同感应电机最大的区别就在于是否使用磁铁。感应电机不使用磁铁通过感应电流产生扭矩。相较于同步电机，效率大概低10%-30%。
 

         解说感应电机有一个非常重要的关键词，我们需要了解。这个词就是感应电流。感应电流由涡电流产生，涡电流会随着磁场的移动在转子内产生。磁场的N极靠近或远离的时候，涡电流的旋转方向会发生改变。
 

         旋转磁场和固定的铜板产生两个涡电流，两个涡电流合成产生感应电流。感应电流在磁场中发生电磁力，产生电机扭矩。
 

         值得注意的是，导体的圆盘比旋转磁场旋转慢。相较于圆盘旋转更快的磁场前方，磁力增加的时候产生左旋的涡电流，磁铁后方，磁场减弱产生右旋的涡电流。之后合成电流的感应电流产生，电磁力也随之产生。总而言之，感应电机需要旋转磁场与导体圆盘之间的旋转差。
 

         ，在转子内部，涡电流流动产生二次电流损失。旋转磁场同转子旋转数有一定差，所以效率也会有所下降。从扭矩特性上来说，停止时旋转磁场中依然可以产生扭矩，所以没有特别的起动辅助装置也可以起动，从这一点来说是十分便利的。
 

         唯一的缺点就是效率不高，世界各国都在推行节能政策，根据电机容量制定新的基准。日本从2015年开始要求电机厂家必须生产低能耗高效率电机。中国也从2016年开始执行类似规定。感应电机造成能耗的原因有二，绕线电阻的铜损失，定子铁芯以及转子铁芯的铁损失。针对这种情况，可以通过改良绕线电阻结构以及使用低损失材料，就可以良好改善效率。

         如上所述，从1900年开始到现在，感应电机仍然在很多行业中被使用。只需要单纯开或关电源，就可以起动或停止感应电机，实际使用中既无法稳定旋转数，也无法改变旋转数。1980年之后由于半导体器件的发展，变频器技术的普及，感应电机发生了巨大改变。
 

         对于电机而言，变频器技术是指将发电站的频率转换为任意频率的技术。通过该技术，将原本只能通过商用频率进行固定旋转的感应电机变成根据需要改变转速、扭矩，也做到了节能运行。，由于变频器使同步电机起动更容易，这一点加快了变频器的普及。
 

         变频器技术按照下列驱动方式的顺序实现的。

         1、120度矩形波驱动

         2、正弦波驱动

         3、即便是正弦波驱动，也可以进行矢量控制
 

         变频器初期，三相桥式半导体器件无法用高频率进行转换，所以采用120度矩形波驱动。虽然这么说，之前不能实现的改变旋转数以及同步电机不需要辅助机构便可以起动都变成了现实。
 

         变频器是一项利用变频器电路，将旋转磁场制作成目标频率、电流。通过控制符合负荷所需的扭矩以及旋转数，以达成节能。在初期阶段，即便没有反馈也可以用开机控制使电机转子运作。
 

         现在，随着半导体素子、特别是IGBT的发展，提高转换频率成为可能，扭矩控制以及正弦波驱动的技术也成为现实。通过矢量控制技术，负荷以及转子状态并作出反馈，通过高速演算处理进行最合适的扭矩控制，达到低振动、低噪音、节能的效果。