تفاوت اصلی بین موتوری که با منبع تغذیه تبدیل فرکانس تغذیه میشود و موتوری که با موج سینوسی فرکانس توان تغذیه میشود این است که از یک طرف، در محدوده فرکانسی وسیعی از فرکانس پایین تا فرکانس بالا کار میکند و از طرف دیگر، شکل موج توان غیر سینوسی است. از طریق تحلیل سری فوریه شکل موج ولتاژ، شکل موج منبع تغذیه علاوه بر مؤلفه موج اساسی (موج کنترل) حاوی بیش از 2N هارمونیک است (تعداد امواج مدولاسیون موجود در هر نیمه موج کنترل N است). هنگامی که مبدل SPWM AC توان را خارج کرده و آن را به موتور اعمال میکند، شکل موج جریان روی موتور به صورت یک موج سینوسی با هارمونیکهای روی هم قرار گرفته ظاهر میشود. جریان هارمونیک یک مؤلفه شار مغناطیسی ضربانی در مدار مغناطیسی موتور آسنکرون ایجاد میکند و مؤلفه شار مغناطیسی ضربانی بر شار مغناطیسی اصلی سوار میشود، به طوری که شار مغناطیسی اصلی حاوی یک مؤلفه شار مغناطیسی ضربانی است. مؤلفه شار مغناطیسی ضربانی همچنین باعث میشود مدار مغناطیسی تمایل به اشباع داشته باشد که اثرات زیر را بر عملکرد موتور دارد:
۱. شار مغناطیسی ضربانی تولید میشود
تلفات افزایش و راندمان کاهش مییابد. از آنجا که خروجی منبع تغذیه فرکانس متغیر حاوی تعداد زیادی هارمونیک مرتبه بالا است، این هارمونیکها مصرف مس و آهن مربوطه را تولید میکنند و راندمان عملیاتی را کاهش میدهند. حتی فناوری پهنای پالس سینوسی SPWM که در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد، فقط هارمونیکهای پایین را مهار کرده و گشتاور ضربانی موتور را کاهش میدهد، بنابراین محدوده عملکرد پایدار موتور را در سرعت پایین گسترش میدهد. و هارمونیکهای بالاتر نه تنها کاهش نیافتهاند، بلکه افزایش یافتهاند. به طور کلی، در مقایسه با منبع تغذیه سینوسی فرکانس قدرت، راندمان 1٪ تا 3٪ و ضریب توان 4٪ تا 10٪ کاهش مییابد، بنابراین تلفات هارمونیکی موتور تحت منبع تغذیه تبدیل فرکانس یک مشکل بزرگ است.
ب) ایجاد ارتعاش و نویز الکترومغناطیسی. به دلیل وجود مجموعهای از هارمونیکهای مرتبه بالا، ارتعاش و نویز الکترومغناطیسی نیز تولید میشود. چگونگی کاهش ارتعاش و نویز، خود یک مشکل برای موتورهای سینوسی است. برای موتوری که با اینورتر تغذیه میشود، به دلیل ماهیت غیرسینوسی منبع تغذیه، این مشکل پیچیدهتر میشود.
ج) گشتاور ضربانی فرکانس پایین در سرعت پایین رخ میدهد. نیروی محرکه مغناطیسی هارمونیک و جریان هارمونیک روتور، منجر به گشتاور الکترومغناطیسی هارمونیک ثابت و گشتاور الکترومغناطیسی هارمونیک متناوب میشود. گشتاور الکترومغناطیسی هارمونیک متناوب باعث ضربان موتور میشود و در نتیجه بر عملکرد پایدار سرعت پایین تأثیر میگذارد. حتی اگر از حالت مدولاسیون SPWM استفاده شود، در مقایسه با منبع تغذیه سینوسی فرکانس قدرت، هنوز هم درجه خاصی از هارمونیکهای مرتبه پایین وجود خواهد داشت که گشتاور ضربانی را در سرعت پایین تولید میکند و بر عملکرد پایدار موتور در سرعت پایین تأثیر میگذارد.
۲. ولتاژ ضربه و ولتاژ محوری (جریان) را به عایق تولید کنید
الف) ولتاژ ضربهای رخ میدهد. هنگامی که موتور در حال کار است، ولتاژ اعمال شده اغلب با ولتاژ ضربهای تولید شده هنگام کموتاسیون اجزای دستگاه تبدیل فرکانس، همپوشانی دارد و گاهی اوقات ولتاژ ضربهای زیاد است که منجر به شوک الکتریکی مکرر به سیمپیچ و آسیب به عایق میشود.
ب) تولید ولتاژ محوری و جریان محوری. تولید ولتاژ شفت عمدتاً به دلیل وجود عدم تعادل مدار مغناطیسی و پدیده القای الکترواستاتیک است که در موتورهای معمولی جدی نیست، اما در موتورهایی که با منبع تغذیه فرکانس متغیر کار میکنند، برجستهتر است. اگر ولتاژ شفت خیلی زیاد باشد، حالت روانکاری فیلم روغن بین شفت و یاتاقان آسیب دیده و عمر مفید یاتاقان کوتاه میشود.
ج) اتلاف گرما هنگام کار با سرعت کم، بر اثر اتلاف گرما تأثیر میگذارد. به دلیل محدوده تنظیم سرعت زیاد موتور فرکانس متغیر، اغلب در فرکانس پایین با سرعت کم کار میکند. در این زمان، به دلیل سرعت بسیار پایین، هوای خنککننده ارائه شده توسط روش خنککننده خود فن که توسط موتور معمولی استفاده میشود، کافی نیست و اثر اتلاف گرما کاهش مییابد و باید از خنککننده فن مستقل استفاده شود.
تأثیر مکانیکی مستعد رزونانس است، به طور کلی، هر دستگاه مکانیکی پدیده رزونانس را ایجاد میکند. با این حال، موتوری که با فرکانس توان و سرعت ثابت کار میکند، باید از رزونانس با فرکانس طبیعی مکانیکی پاسخ فرکانس الکتریکی 50 هرتز جلوگیری کند. هنگامی که موتور با تبدیل فرکانس کار میکند، فرکانس کاری طیف وسیعی دارد و هر جزء فرکانس طبیعی خود را دارد که به راحتی میتوان آن را در فرکانس خاصی رزونانس کرد.
زمان ارسال: ۲۵ فوریه ۲۰۲۵