A frekvenciaváltós tápegységgel működő motor és a teljesítményfrekvenciás szinuszhullámmal működő motor közötti fő különbség az, hogy egyrészt széles frekvenciatartományban működik, alacsony frekvenciától magas frekvenciáig, másrészt a teljesítményhullám-alak nem szinuszos. A feszültséghullám-alak Fourier-soros analízise alapján a tápegység hullámalakja az alaphullám-komponensen (vezérlőhullám) kívül több mint 2N harmonikust tartalmaz (a vezérlőhullám mindkét felében N modulációs hullám található). Amikor az SPWM AC átalakító teljesítményt ad ki és a motorra vezeti, a motoron lévő áramhullám-alak szinuszhullámként jelenik meg, szuperponált harmonikusokkal. A harmonikus áram pulzáló mágneses fluxuskomponenst generál az aszinkron motor mágneses áramkörében, és a pulzáló mágneses fluxuskomponens szuperponálódik a fő mágneses fluxusra, így a fő mágneses fluxus pulzáló mágneses fluxuskomponenst tartalmaz. A pulzáló mágneses fluxuskomponens a mágneses áramkör telítődéséhez is vezethet, ami a következő hatással van a motor működésére:
1. Pulzáló mágneses fluxus keletkezik
A veszteségek nőnek, a hatásfok csökken. Mivel a változtatható frekvenciájú tápegység kimenete nagyszámú magas rendű harmonikust tartalmaz, ezek a harmonikusok a megfelelő réz- és vasfogyasztást eredményezik, csökkentve a működési hatásfokot. Még a jelenleg széles körben használt SPWM szinuszos impulzusszélesség-technológia is csak az alacsony harmonikusokat gátolja és csökkenti a motor pulzáló nyomatékát, ezáltal kiterjesztve a motor stabil működési tartományát alacsony fordulatszámon. A magasabb harmonikusok pedig nemcsak hogy nem csökkentek, hanem nőttek. Általánosságban elmondható, hogy a teljesítményfrekvenciás szinusz tápegységhez képest a hatásfok 1–3%-kal, a teljesítménytényező pedig 4–10%-kal csökken, így a frekvenciaváltós tápegység alatt a motor harmonikus vesztesége nagy probléma.
b) Elektromágneses rezgést és zajt kelt. A magasabb rendű felharmonikusok sorozata miatt elektromágneses rezgés és zaj is keletkezik. A rezgés és a zaj csökkentése már önmagában is problémát jelent a szinuszos motorok esetében. Az inverter által táplált motor esetében a probléma bonyolultabbá válik a tápegység nem szinuszos jellege miatt.
c) Alacsony fordulatszámon alacsony frekvenciájú pulzáló nyomaték lép fel. A harmonikus magnetomotoros erő és a rotor harmonikus áramának szintézise állandó harmonikus elektromágneses nyomatékot és váltakozó harmonikus elektromágneses nyomatékot eredményez. A váltakozó harmonikus elektromágneses nyomaték pulzálást okoz a motorban, ami befolyásolja az alacsony fordulatszámú stabil működést. Még az SPWM modulációs mód használata esetén is, a hálózati frekvenciájú szinusz tápegységgel ellentétben, továbbra is bizonyos mértékű alacsony rendű harmonikus jelen lesz, ami alacsony fordulatszámon pulzáló nyomatékot eredményez, és befolyásolja a motor alacsony fordulatszámon történő stabil működését.
2. Lökőfeszültség és axiális feszültség (áram) generálása a szigetelésre
a) Túlfeszültség keletkezik. Amikor a motor működik, az alkalmazott feszültség gyakran szuperponálódik a frekvenciaváltó eszközében lévő alkatrészek kommutálásakor keletkező túlfeszültséggel, és néha a túlfeszültség magas, ami ismételt áramütést okoz a tekercsben és károsítja a szigetelést.
b) Axiális feszültség és axiális áram generálása. A tengelyfeszültség keletkezése főként a mágneses áramkör kiegyensúlyozatlanságának és az elektrosztatikus indukció jelenségének köszönhető, amely a hagyományos motorokban nem jelentős, de a változó frekvenciájú tápegységgel működő motorokban hangsúlyosabb. Ha a tengelyfeszültség túl magas, a tengely és a csapágy közötti olajfilm kenési állapota károsodik, és a csapágy élettartama lerövidül.
c) A hőelvezetés befolyásolja a hőelvezetési hatást alacsony fordulatszámon futás közben. A változtatható frekvenciájú motor nagy fordulatszám-szabályozási tartománya miatt gyakran alacsony fordulatszámon és alacsony frekvencián működik. Ilyenkor, mivel a fordulatszám nagyon alacsony, a hagyományos motor által használt önálló ventilátoros hűtési módszer által biztosított hűtőlevegő nem elegendő, a hőelvezetési hatás csökken, és független ventilátoros hűtést kell használni.
A mechanikai behatások rezonanciára hajlamosak, általánosságban elmondható, hogy bármely mechanikus eszköz rezonanciajelenséget produkál. Az állandó teljesítményfrekvencián és fordulatszámon működő motornak azonban el kell kerülnie az 50 Hz-es elektromos frekvenciaválasz mechanikai természetes frekvenciájával való rezonanciát. Frekvenciaátalakítással működtetett motor esetén az üzemi frekvencia széles tartományban mozog, és minden alkatrésznek megvan a saját természetes frekvenciája, így könnyen rezonálható egy adott frekvencián.
Közzététel ideje: 2025. február 25.