Применяя преобразователь частоты вместе с асинхронным электродвигателем можно избавиться от электропривода с постоянным током. Процесс управления скоростью в двигателе с постоянным током довольно простой, однако веским минусом является электропривод в электродвигателе. Он дорогой и ненадежный. В процессе работы искрятся щетки, под влиянием электроэрозии происходит износ коллекторов и так далее. Электродвигатели такого рода нельзя использовать в среде с высоким уровнем запыления и взрывоопасности.
С асинхронными электродвигателями ситуация иная, по многим параметрам они значительно качественнее двигателей с постоянным током: простота устройств и их надежность, ввиду отсутствия движущихся контактов. Также они обладают меньшим в сравнении с двигателями с постоянным током размер, массу и стоимость при неизменной мощности. Асинхронные двигатели простые в производстве и работе.
Основным недостатком асинхронного электродвигателя является сложная регулировка их скоростей традиционным методом (изменение питающим напряжением, введение дополнительного сопротивления в цепи обмотки).
В частотном режиме до недавнего времени управлять асинхронным электродвигателем было проблематично, хотя теоретически его регулировка разрабатывалась еще в сороковых годах. Частотно-регулируемые электроприводы развивались сдержанно, ввиду большой стоимости в то время частотных преобразователей. С появлением силовой схемы с IGBT-транзисторами, разработки микропроцессорной системы управления с высокой производительностью дали шанс разным фирмам из Европы, США и Японии создавать современные частотники с доступной ценой.
При регулировке частоты вращения исполнительного механизма это производится с помощью разных устройств: механические вариаторы, гидравлические муфты, дополнительные вводимые в статор или ротор резисторы, электромеханические преобразователи частоты, статические преобразователи частоты.
Использование этих устройств не обеспечит высококачественной регулировки в скорости, что является не экономно, потребует большой затраты средств при монтировке и непосредственном использовании.
В данный момент самым совершенным устройством управления асинхронного привода будет статический преобразователь частоты.
Частотный метод регулировки скорости в асинхронном двигателе состоит в изменении частоты f1 в питающем напряжении, в прямой зависимости от следующего выражения
и стабильном количестве пар с полюсами p, изменяющих угловую скорость магнитного поля статора.
Такой механизм гарантирует плавность в регулировке скоростей в широком диапазоне, с механическими характеристиками с большой жесткостью.
Регулировка скоростей при этом не будет сопровождаться ростом скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировке будут небольшими.
Чтобы достичь высокого энергетического показателя в асинхронном двигателе – коэффициента мощности, КПД, перегрузочная способность – нужно одновременно с частотой менять и подводимое напряжение.
Метод изменений в напряжениях будет зависеть от характера момента нагрузки Mс . При стационарном моменте нагрузки Mс=const напряжение статора будет регулироваться пропорционально частоте:
Для вентиляторного характера момента нагрузки это состояние имеет вид:
При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:
В итоге, при плавном бесступенчатом регулировании в частоте вращения вала в асинхронном электродвигателе, преобразователь частоты будет обеспечивать одновременно регулировку частот и напряжений на статоре в асинхронном двигателе.