Glavna razlika med motorjem, ki ga napaja frekvenčni pretvornik, in motorjem, ki ga napaja sinusni val omrežne frekvence, je v tem, da po eni strani deluje v širokem frekvenčnem območju od nizke do visoke frekvence, po drugi strani pa je valovna oblika moči nesinusoidna. Z analizo napetostne valovne oblike s Fourierjevo serijo je razvidno, da valovna oblika napajalnega vira poleg osnovne komponente vala (krmilnega vala) vsebuje več kot 2N harmonikov (število modulacijskih valov v vsaki polovici krmilnega vala je N). Ko SPWM AC pretvornik oddaja moč in jo dovaja motorju, se valovna oblika toka na motorju pojavi kot sinusni val s prekrivajočimi se harmoniki. Harmonični tok bo v magnetnem vezju asinhronega motorja ustvaril pulzirajočo komponento magnetnega pretoka, ki se prekriva z glavnim magnetnim tokom, tako da glavni magnetni tok vsebuje pulzirajočo komponento magnetnega pretoka. Pulzirajoča komponenta magnetnega pretoka povzroči tudi nasičenost magnetnega vezja, kar ima naslednje učinke na delovanje motorja:
1. Ustvarja se pulzirajoči magnetni tok
Izgube se povečajo, učinkovitost pa zmanjša. Ker izhod napajalnika s spremenljivo frekvenco vsebuje veliko število višjih harmonikov, ti harmoniki povzročijo ustrezno porabo bakra in železa, kar zmanjša učinkovitost delovanja. Tudi tehnologija sinusoidne širine impulzov SPWM, ki se trenutno pogosto uporablja, zavira le nizke harmonike in zmanjšuje pulzirajoči navor motorja, s čimer podaljša stabilno območje delovanja motorja pri nizki hitrosti. Višji harmoniki se ne le niso zmanjšali, ampak so se celo povečali. Na splošno se v primerjavi s sinusnim napajalnikom z omrežno frekvenco učinkovitost zmanjša za 1 % do 3 %, faktor moči pa za 4 % do 10 %, zato so harmonske izgube motorja pri napajalniku s frekvenčno pretvorbo velik problem.
b) Ustvarjanje elektromagnetnih vibracij in šuma. Zaradi obstoja vrste višjih harmonikov se bodo ustvarjale tudi elektromagnetne vibracije in šum. Zmanjšanje vibracij in hrupa je že problem pri motorjih, ki jih napaja sinusni val. Pri motorju, ki ga napaja pretvornik, postane problem še bolj zapleten zaradi nesinusoidne narave napajanja.
c) Pri nizki hitrosti se pojavi nizkofrekvenčni pulzirajoči navor. Sinteza harmonične magnetomotorne sile in harmoničnega toka rotorja povzroči konstanten harmonični elektromagnetni navor in izmenični harmonični elektromagnetni navor. Izmenični harmonični elektromagnetni navor povzroči pulziranje motorja in s tem vpliva na stabilno delovanje pri nizki hitrosti. Tudi če se uporablja način modulacije SPWM, bo v primerjavi z napajanjem z omrežno frekvenco sinus še vedno prisotna določena stopnja nižjih harmonikov, ki bodo pri nizki hitrosti povzročili pulzirajoči navor in vplivali na stabilno delovanje motorja pri nizki hitrosti.
2. Generirajte impulzno napetost in aksialno napetost (tok) na izolacijo
a) Pojavi se prenapetost. Ko motor deluje, se uporabljena napetost pogosto prekriva s prenapetostjo, ki nastane pri komutaciji komponent v napravi za pretvorbo frekvence, včasih pa je prenapetost visoka, kar povzroči ponavljajoč se električni udar tuljave in poškodbo izolacije.
b) Nastajanje aksialne napetosti in aksialnega toka. Nastajanje napetosti na gredi je predvsem posledica neravnovesja magnetnega tokokroga in pojava elektrostatične indukcije, kar pri običajnih motorjih ni resno, vendar je bolj izrazito pri motorjih, ki jih napaja napajanje s spremenljivo frekvenco. Če je napetost na gredi previsoka, se bo stanje mazanja oljnega filma med gredjo in ležajem poškodovalo, življenjska doba ležaja pa se bo skrajšala.
c) Odvajanje toplote vpliva na učinek odvajanja toplote pri delovanju z nizko hitrostjo. Zaradi velikega območja regulacije hitrosti motorja s spremenljivo frekvenco ta pogosto deluje z nizko hitrostjo pri nizki frekvenci. V tem primeru zaradi zelo nizke hitrosti hladilni zrak, ki ga zagotavlja metoda hlajenja z lastnim ventilatorjem, ki jo uporablja običajni motor, ni zadosten, učinek odvajanja toplote pa se zmanjša, zato je treba uporabiti hlajenje z neodvisnim ventilatorjem.
Mehanski vplivi so nagnjeni k resonanci, na splošno bo vsaka mehanska naprava povzročila resonančni pojav. Vendar pa se mora motor, ki deluje s konstantno frekvenco in hitrostjo napajanja, izogibati resonanci z mehansko naravno frekvenco električnega frekvenčnega odziva 50 Hz. Ko motor deluje s frekvenčno pretvorbo, ima delovna frekvenca širok razpon in vsaka komponenta ima svojo naravno frekvenco, zaradi česar jo je enostavno doseči z določeno frekvenco.
Čas objave: 25. februar 2025