Трехфазные  двигатели  переменного  тока  состоят  из  двух  основных  компонентов -   статора и ротора.  Статор  представляет  собой  набор  из  трех  электрических  обмоток,  неподвижно установленных  в  корпусе  двигателя.  Ротор  представляет  собой  металлический  цилиндр, закрепленный на валу двигателя, который вращается внутри статора. Определенное расположение катушек статора и наличие напряжения трехфазного тока обеспечивает вращающееся магнитное поле, которое заставляет вращаться ротор. Скорость, с которой вращается магнитное поле, также известна как синхронная скорость двигателя. Синхронная скорость является функцией частоты, с которой изменяется напряжение, и количества полюсов в обмотках статора. 

Соотношение  между  синхронной  скоростью,  частотой  и  количеством  полюсов  представлено  в  следующем уравнении:

Ss=120 f/p,  Где Ss=синхронная скорость (об/мин), f=частота (Гц), р=количество полюсов.

В  трехфазных  асинхронных  двигателях  фактическая  скорость  вала  отличается  от  синхронной скорости  при  приложении  нагрузки.  Данное  различие  именуется «сдвигом».  Сдвиг  обычно выражается в процентном отношении от синхронной скорости. Типичное значение составляет три процента при полной нагрузке.

Сила  магнитного  поля  в  промежутке  между  ротором  и  статором  пропорциональна  амплитуде напряжения  при  заданной  частоте.  Поэтому  выходной  крутящий  момент  двигателя  является функцией приложенной амплитуды напряжения при заданной частоте. При работе со скоростью, меньшей, чем константа частоты вращения (номинальная скорость), двигатели переменного тока работают в диапазоне «постоянного крутящего момента». Постоянный выходной крутящий момент обеспечивается поддержанием постоянного соотношения между амплитудой напряжения (Вольт) и частотой (Герц). Для двигателей 60 Гц, рассчитанных на 230, 460 и 575 В АС, стандартными значениями для данного соотношения В/Гц соответственно являются 3,83, 7,66 и 9,58. Работа при данном  соотношении  В/Гц  обеспечивает  оптимальный  крутящий  момент.  Работа  при  меньшем соотношении  приведет  к  снижению  крутящего  момента  и  мощности.  Работа  при  большем соотношении  вызовет  перегрев  двигателя. 

Большинство  стандартных  двигателей  способны обеспечивать  полный  выходной  крутящий  момент  в  диапазоне  от 3  до 60  Гц.  Однако  при пониженных скоростях, когда вентиляторы охлаждения двигателя теряют эффективность, может потребоваться дополнительное охлаждение при работе с постоянным высоким выходным крутящим моментом.

С увеличением частоты, подаваемой к двигателю при постоянном напряжении, крутящий момент будет  уменьшаться  при  увеличении  скорости.  Вследствие  этого  мощность  двигателя  будет оставаться примерно постоянной. В данном режиме двигатели работают при работе на скорости, превышающей  константу  частоты  вращения,  в  случае,  когда  выходное  напряжение  привода ограничено  входным  напряжением.  Подобный  рабочий  диапазон  именуется  диапазоном «постоянной мощности». Типичный максимальный диапазон для постоянной мощности составляет около 2,3 – 1 (60 – 140  Гц). 

Переменный крутящий момент и постоянный крутящий момент.

Приводы с частотным регулированием и нагрузки, для которых они применяются, можно в общих чертах разделить на две группы: с постоянным крутящим моментом и с переменным крутящим моментом. 

Нагрузки  с  постоянным  крутящим  моментом  включают:  вибрационные  конвейеры, штамповочные  прессы,  камнедробилки,  металлорежущие  станки,  а  также  иные  области применения, в которых не используется переменный крутящий момент.

Нагрузки с переменным крутящим  моментом  включают  центробежные  насосы  и  вентиляторы,  которые  составляют основную долю применения в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Нагрузки  с  переменным  крутящим  моментом  подчиняются  схожим  законам,  определяющим соотношения  между  скоростью,  расходом,  крутящим  моментом  и  мощностью.

«Переменный крутящий момент» относится к тому факту, что необходимый крутящий момент изменяется  с  квадратом  скорости.  Соответственно,  требуемая  мощность  изменяется  с  кубом скорости, что ведет к сильному уменьшению мощности даже при небольшом снижении скорости.

Легко заметить, что при снижении скорости вентилятора или насоса можно достичь существенной экономии энергии. Например, при снижении скорости на 50% двигатель мощностью 50 л.с. будет развивать лишь 12,5% номинальной мощности, или 6,25 л.с. Как правило, приводы с переменным крутящим моментом имеют низкую способность работать с перегрузкой (110% - 120% в течение 60 секунд),  поскольку  условия  перегрузки  редко  встречаются  в  области  применения  переменного крутящего момента. Для оптимизации КПД и экономии энергии приводы с переменным крутящим моментом обычно программируются на следование переменному соотношению В/Гц.

Термин «постоянный  крутящий  момент»  не  совсем  точен  применительно  к  фактическому крутящему  моменту,  необходимому  для  конкретного  случая  применения.  Многие  случаи применения  постоянного  крутящего  момента  предполагают  нагрузки  с  обратнозависимой характеристикой,  такие  как  вибрационные  конвейеры  и  штамповочные  прессы,  в  которых вращательное движение двигателя преобразуется в линейное перемещение. В подобных случаях требуемый  крутящий  момент  может  существенно  изменяться  в  различных  точках  цикла.  При нагрузке с постоянным крутящим моментом данное колебание крутящего момента не является прямой функцией скорости, как это справедливо для нагрузки с переменным крутящим моментом.

Как следствие, приводы с постоянным крутящим моментом обычно имеют высокую способность работы с перегрузкой (150% в течение 60 секунд), чтобы обеспечить потребность в более высоком пиковом  крутящем  моменте.  Для  достижения  максимального  крутящего  момента  приводы  с постоянным крутящим моментом следуют постоянному соотношению В/Гц.