Principala diferență dintre motorul alimentat de o sursă de alimentare cu conversie de frecvență și motorul alimentat de o undă sinusoidală de frecvență industrială este că, pe de o parte, funcționează într-o gamă largă de frecvență, de la frecvență joasă la frecvență înaltă, iar pe de altă parte, forma de undă a puterii este non-sinusoidală. Prin analiza seriei Fourier a formei de undă a tensiunii, forma de undă a sursei de alimentare conține mai mult de 2N armonice pe lângă componenta fundamentală a undei (unda de control) (numărul de unde de modulație conținute în fiecare jumătate a undei de control este N). Când convertorul SPWM AC furnizează energie și o aplică motorului, forma de undă a curentului pe motor va apărea ca o undă sinusoidală cu armonice suprapuse. Curentul armonic va genera o componentă de flux magnetic pulsantă în circuitul magnetic al motorului asincron, iar componenta de flux magnetic pulsantă este suprapusă peste fluxul magnetic principal, astfel încât fluxul magnetic principal conține o componentă de flux magnetic pulsantă. Componenta de flux magnetic pulsantă face, de asemenea, ca circuitul magnetic să tindă să se sature, ceea ce are următoarele efecte asupra funcționării motorului:
1. Se generează un flux magnetic pulsatoriu
Pierderile cresc, iar eficiența scade. Deoarece ieșirea sursei de alimentare cu frecvență variabilă conține un număr mare de armonice de ordin înalt, aceste armonice vor produce consumul corespunzător de cupru și fier, reducând eficiența de funcționare. Chiar și tehnologia SPWM cu lățime sinusoidală a impulsurilor, care este utilizată pe scară largă în prezent, inhibă doar armonicele joase și reduce cuplul pulsatoriu al motorului, extinzând astfel intervalul de funcționare stabil al motorului la viteză mică. Iar armonicele mai mari nu numai că nu au scăzut, dar au crescut. În general, comparativ cu sursa de alimentare sinusoidală cu frecvență industrială, eficiența este redusă cu 1% până la 3%, iar factorul de putere este redus cu 4% până la 10%, astfel încât pierderea armonică a motorului sub sursa de alimentare cu conversie de frecvență este o problemă mare.
b) Generarea de vibrații și zgomot electromagnetic. Datorită existenței unei serii de armonice de ordin superior, se vor genera, de asemenea, vibrații și zgomot electromagnetic. Modul de reducere a vibrațiilor și a zgomotului este deja o problemă pentru motoarele alimentate cu undă sinusoidală. Pentru motorul alimentat de invertor, problema devine mai complicată din cauza naturii nesinusoidale a sursei de alimentare.
c) Cuplul pulsatoriu de joasă frecvență apare la viteză mică. Sinteza forței magnetomotrice armonice și a curentului armonic al rotorului, rezultând un cuplu electromagnetic armonic constant și un cuplu electromagnetic armonic alternativ. Cuplul electromagnetic armonic alternativ va face ca motorul să pulseze, afectând astfel funcționarea stabilă la viteză mică. Chiar dacă se utilizează modul de modulație SPWM, în comparație cu sursa de alimentare sinusoidală de frecvență industrială, va exista totuși un anumit grad de armonice de ordin inferior, care vor produce un cuplu pulsatoriu la viteză mică și vor afecta funcționarea stabilă a motorului la viteză mică.
2. Generarea tensiunii impulsive și a tensiunii axiale (curentului) către izolație
a) Apare o supratensiune. Când motorul funcționează, tensiunea aplicată este adesea suprapusă peste supratensiunea generată atunci când componentele din dispozitivul de conversie a frecvenței sunt comutate, iar uneori supratensiunea este mare, rezultând electrocutări repetate ale bobinei și deteriorarea izolației.
b) Generarea tensiunii axiale și a curentului axial. Generarea tensiunii pe arbore se datorează în principal existenței dezechilibrului circuitului magnetic și a fenomenului de inducție electrostatică, care nu este grav în motoarele obișnuite, dar este mai pronunțat la motoarele alimentate de o sursă de alimentare cu frecvență variabilă. Dacă tensiunea pe arbore este prea mare, starea de lubrifiere a peliculei de ulei dintre arbore și rulment va fi deteriorată, iar durata de viață a rulmentului va fi scurtată.
c) Disiparea căldurii afectează efectul de disipare a căldurii atunci când funcționează la viteză mică. Datorită intervalului mare de reglare a vitezei motorului cu frecvență variabilă, acesta funcționează adesea la viteză mică și la frecvență joasă. În acest caz, deoarece viteza este foarte mică, aerul de răcire furnizat de metoda de răcire cu ventilator propriu utilizată de motorul obișnuit este insuficient, iar efectul de disipare a căldurii este redus, fiind necesară utilizarea răcirii independente cu ventilator.
Influența mecanică este predispusă la rezonanță; în general, orice dispozitiv mecanic va produce fenomenul de rezonanță. Cu toate acestea, motorul care funcționează la o frecvență și o turație constante ar trebui să evite rezonanța cu frecvența naturală mecanică, având un răspuns în frecvență electrică de 50 Hz. Atunci când motorul funcționează cu conversie de frecvență, frecvența de funcționare are o gamă largă, iar fiecare componentă are propria frecvență naturală, ceea ce face ca aceasta să rezoneze ușor la o anumită frecvență.
Data publicării: 25 februarie 2025