Влияние преобразователя частоты на двигатель

1. КПД и повышение температуры электродвигателей.
Независимо от формы преобразователя частоты во время работы он будет генерировать гармонические напряжения и ток разной степени, в результате чего двигатель будет работать при несинусоидальном напряжении и токе.
Если взять в качестве примера широко используемый синусоидальный преобразователь частоты ШИМ, то его младшие гармоники в основном равны нулю, а остальные гармонические компоненты высокого порядка, которые примерно в два раза превышают несущую частоту, равны 2u+1 (u — коэффициент модуляции). .
Гармоники более высокого порядка могут вызвать увеличение потерь в меди статора, потерь в меди (алюминии) в роторе, потерь в железе и дополнительных потерь в электродвигателях, наиболее значительными из которых являются потери в меди (алюминии) в роторе.
Поскольку асинхронные двигатели вращаются с синхронной скоростью, близкой к основной частоте, высокие гармонические напряжения, разрезающие стержни ротора с большим скольжением, приведут к значительным потерям в роторе.
Кроме того, необходимо учитывать дополнительные потери в меди, вызванные скин-эффектом, что приведет к выделению двигателем дополнительного тепла, снижению эффективности и снижению выходной мощности. Если обычный трехфазный асинхронный двигатель работает в условиях несинусоидального источника питания, выдаваемого преобразователем частоты, повышение его температуры обычно необходимо увеличить на 10–20%.
2. Проблема прочности изоляции электродвигателя.
В настоящее время во многих преобразователях частоты малого и среднего размера используется метод управления ШИМ с несущей частотой от нескольких тысяч до десяти килогерц, что заставляет обмотку статора двигателя выдерживать высокую скорость нарастания напряжения, эквивалентную подаче крутого импульса. напряжение на двигатель, благодаря чему межвитковая изоляция двигателя выдерживает более суровые испытания.
Кроме того, импульсное напряжение прямоугольного прерывателя, генерируемое ШИМ-инвертором, накладывается на рабочее напряжение двигателя, создавая угрозу для изоляции заземления двигателя. Изоляция заземления ускоряет старение при повторяющихся воздействиях высокого напряжения.
3. Гармонический электромагнитный шум и вибрация.
Когда обычные асинхронные двигатели питаются от преобразователей частоты, вибрация и шум, вызванные электромагнитными, механическими, вентиляционными и другими факторами, становятся более сложными.
Различные временные гармоники, содержащиеся в источнике питания переменной частоты, мешают собственным пространственным гармоникам электромагнитной части двигателя, образуя различные силы электромагнитного возбуждения. Когда частота электромагнитных волн соответствует или близка к собственной частоте вибрации корпуса двигателя, возникает явление резонанса, тем самым увеличивая шум.
Из-за широкого диапазона рабочих частот и большого диапазона изменения скорости электродвигателей частотам различных электромагнитных волн трудно избежать собственных частот вибрации различных компонентов двигателя.
4. Приспособленность электродвигателей к частому пуску и торможению.
Благодаря использованию преобразователя частоты для питания электродвигатель может запускаться на очень низких частотах и ​​напряжениях без импульсного тока, а различные способы торможения, обеспечиваемые преобразователем частоты, могут использоваться для быстрого торможения, создавая условия для частого пуска и торможение.
Таким образом, механическая и электромагнитная системы электродвигателя подвергаются циклическим переменным силам, которые вызывают проблемы усталости и ускоренного старения механических и изоляционных конструкций.
5. Проблема с охлаждением на низкой скорости.
Во-первых, импеданс асинхронных двигателей не идеален, и при низкой промышленной частоте потери, вызванные высшими гармониками в источнике питания, значительны.
Во-вторых, при уменьшении скорости обычного асинхронного двигателя объем охлаждающего воздуха уменьшается пропорционально третьей степени скорости, что приводит к ухудшению тихоходного режима охлаждения двигателя, резкому увеличению повышения температуры и затруднению работы двигателя. в достижении постоянного выходного крутящего момента.