Wie kann eine Erhöhung des Spannungs-Frequenz-Verhältnisses eines Induktionsmotors zu einer magnetischen Sättigung führen?

Ein Induktionsmotor ist wie ein Transformator, wobei der Stator des Motors als Primärwicklung und der Rotor als Sekundärwicklung fungiert. Aus dieser grundlegenden Transformatorgleichung:

Es ist ersichtlich, dass die Spitzenflussdichte proportional zur Spannung dividiert durch die Frequenz multipliziert mit der Anzahl der Windungen und der Fläche der Spule ist. Nachdem der Stator entworfen wurde, stehen die Anzahl der Windungen und die Kernfläche fest, sodass die Flussdichte vollständig durch das Verhältnis von Statorspannung zu Frequenz V/f bestimmt wird. Ein bestimmtes Kernmaterial (Stahlsorte) kann eine begrenzte Flussdichte unterstützen. Wenn V/f erhöht wird, steigt die Flussdichte bis zu einem bestimmten Punkt ziemlich linear an. Dann führt eine weitere Erhöhung von V/f zu einer geringeren Erhöhung der Flussdichte, so dass eine weitere Erhöhung von V/f den Statorstrom und die Erwärmung erhöht, ohne viel zusätzliche Flussdichte bereitzustellen. Unter dieser Bedingung wird der Motor als gesättigt bezeichnet.

Wenn wir die Frequenz verringern, müssen wir auch die Spannung verringern, um das gleiche V/f-Verhältnis beizubehalten (sprich: gleicher Erregerstrom – gleicher Fluss). Wenn der Induktor (irgendein) in die Sättigung geht, dann kann er das Magnetfeld nicht weiter erhöhen, zumindest nicht im gleichen Verhältnis wie die relative Permeabilität, sondern nur mit Freiraumpermeabilität (wie Luftkern), das ist 2000-mal weniger als unten die Sättigung.