Motoren worden veel gebruikt. Voordat er geen frequentieomvormer bestond, gebruikten we motoren met de meeste vermogensfrequenties.

I. Gewone asynchrone motoren zijn ontworpen op basis van constante frequentie en constante spanning, en het is onmogelijk om volledig te voldoen aan de eisen van frequentieomzetting en snelheidsregeling. Hieronder ziet u de invloed van de frequentieomvormer op de motor:

1. Het rendement en de temperatuurstijging van de motor. Ongeacht het type frequentieomvormer worden er tijdens de werking verschillende niveaus van harmonische spanning en stroom gegenereerd, waardoor de motor werkt onder niet-sinusoïdale spanning en stroom. Volgens de beschikbare informatie, bijvoorbeeld bij de veelgebruikte sinusgolf-PWM-omvormer, zijn de laagfrequente harmonischen in principe nul, terwijl de resterende hoogfrequente harmonische componenten, die ongeveer twee keer zo groot zijn als de draaggolffrequentie, 2u+1 (waarbij u de modulatieverhouding is) bedragen. Hogere harmonischen leiden tot een toename van het koperverlies in de stator, het koperverlies (aluminiumverlies) in de rotor, het ijzerverlies en andere verliezen. Het belangrijkste verlies is het koperverlies (aluminiumverlies) in de rotor. Omdat de asynchrone motor met een synchrone snelheid draait die dicht bij de grondfrequentie ligt, veroorzaakt de hoogfrequente harmonische spanning een grote slip in de rotor, wat leidt tot een aanzienlijk rotorverlies. Daarnaast moet rekening worden gehouden met extra koperverlies als gevolg van skin-effecten. Deze verliezen zorgen ervoor dat de motor extra warmte genereert, het rendement daalt en het uitgangsvermogen afneemt. Als een gewone driefasige asynchrone motor wordt gebruikt met een niet-sinusoïdale vermogensafgifte door de frequentieomvormer, zal de temperatuur doorgaans met 10% tot 20% stijgen.

2. De isolatiesterkte van de motor. Veel kleine en middelgrote omvormers maken momenteel gebruik van PWM-regeling. De draaggolffrequentie hiervan ligt tussen de enkele duizenden en meer dan tien kilohertz. Hierdoor moet de statorwikkeling van de motor een hoge spanningsstijging weerstaan, wat overeenkomt met het toepassen van een steile impulsspanning op de motor. Dit stelt de isolatie tussen de wikkelingen van de motor bloot aan zwaardere belastingen. Bovendien wordt de rechthoekige chopper-impulsspanning die door de PWM-omvormer wordt gegenereerd, gesuperponeerd op de bedrijfsspanning van de motor. Dit vormt een bedreiging voor de aardingsisolatie van de motor, waardoor deze sneller veroudert bij herhaalde hoge spanningspieken.

3. Harmonische elektromagnetische ruis en trillingen. Wanneer gewone asynchrone motoren worden aangedreven door frequentieomvormers, worden de trillingen en ruis veroorzaakt door elektromagnetische, mechanische, ventilatie- en andere factoren complexer. De verschillende tijdharmonischen in de frequentieomvormer interfereren met de inherente ruimtelijke harmonischen van het elektromagnetische deel van de motor, waardoor verschillende elektromagnetische excitatiekrachten ontstaan. Wanneer de frequentie van de elektromagnetische krachtgolf gelijk is aan of dicht bij de natuurlijke trillingsfrequentie van de motorbehuizing ligt, treedt resonantie op, waardoor de ruis toeneemt. Door het brede werkfrequentiebereik van de motor en de grote snelheidsvariatie is het moeilijk om de frequentie van de verschillende elektromagnetische krachtgolven zo te regelen dat deze de natuurlijke trillingsfrequentie van elk onderdeel van de motor niet overschrijdt.

4. De aanpasbaarheid van de motor aan frequent starten en stoppen. Omdat de motor wordt aangedreven door een frequentieomvormer, kan deze starten met een zeer lage frequentie en spanning zonder inschakelstroom en snel worden gestopt met behulp van de verschillende remmethoden die de frequentieomvormer biedt. Dit creëert omstandigheden voor frequent starten en stoppen, waardoor het mechanische en elektromagnetische systeem van de motor onderhevig zijn aan cyclische wisselkrachten. Dit leidt tot vermoeidheid en versnelde veroudering van de mechanische structuur en de isolatie.

5. Koelprobleem bij lage snelheden. Ten eerste is de impedantie van de asynchrone motor niet ideaal. Bij een lage netfrequentie is het verlies door hogere harmonischen in de voeding relatief groot. Ten tweede neemt het koelvolume van gewone asynchrone motoren bij een lagere snelheid evenredig af met de derde macht van de snelheid. Dit leidt tot een verslechtering van de koeling van de motor bij lage snelheden, een sterke temperatuurstijging en maakt het moeilijk om een ​​constant koppel te behouden.

II. TDe kenmerken van een frequentieomzettingsmotor

1. Elektromagnetisch ontwerp. Bij gewone asynchrone motoren zijn de belangrijkste prestatieparameters die bij het herontwerp in overweging worden genomen: overbelastingscapaciteit, aanloopprestaties, rendement en arbeidsfactor. Bij frequentieomzettingsmotoren is de kritische slip omgekeerd evenredig met de voedingsfrequentie, waardoor ze direct kunnen worden gestart wanneer de kritische slip dicht bij 1 ligt. Daarom hoeven overbelastingscapaciteit en aanloopprestaties niet zozeer in overweging te worden genomen, maar is het belangrijkste probleem hoe de respons van de motor op de voeding te verbeteren en de aanpasbaarheid aan niet-sinusoïdale voedingen te vergroten. De methode is over het algemeen als volgt:

1) Verlaag de weerstand van de stator en de rotor zoveel mogelijk. Door de statorweerstand te verlagen, kan het fundamentele koperverlies worden verminderd, waardoor de toename van het koperverlies als gevolg van hogere harmonischen wordt gecompenseerd.

2) Om de hogere harmonischen in de stroom te onderdrukken, is het noodzakelijk de inductantie van de motor op passende wijze te verhogen. De lekreactantie van de rotorsleuf is echter groot, het skineffect is ook aanzienlijk en het koperverlies van hogere harmonischen neemt eveneens toe. Daarom moet bij de bepaling van de grootte van de lekreactantie van de motor rekening worden gehouden met een rationele impedantieaanpassing over het gehele snelheidsbereik.

3) Het belangrijkste magnetische circuit van de frequentieomvormer is over het algemeen ontworpen om in een onverzadigde toestand te verkeren. Dit komt doordat hogere harmonischen de verzadiging van het magnetische circuit kunnen versterken. Daarnaast moet bij lage frequenties de uitgangsspanning van de frequentieomvormer op passende wijze worden verhoogd om het uitgangskoppel te vergroten.

2. Constructieontwerp. Bij het ontwerpen van de constructie wordt met name rekening gehouden met de invloed van niet-sinusoïdale vermogenskarakteristieken op de isolatiestructuur, trillingen en geluidskoelingsmethoden van de frequentiegestuurde motor. Over het algemeen moet op de volgende punten aandacht worden besteed:

1) Isolatieklasse , over het algemeen klasse F of hoger, om de aardingsisolatie en de isolatiesterkte van de wikkelingen te versterken, met name het vermogen van de isolatie om de stootspanning te weerstaan.

2) Voor de trillingen en het geluid van de motor is het noodzakelijk om volledig rekening te houden met de stijfheid van de motoronderdelen en het geheel, en te proberen de eigenfrequentie te verhogen om resonantie met elke krachtgolf te voorkomen.

3) Koelmethode: Over het algemeen wordt geforceerde ventilatie gebruikt voor koeling, dat wil zeggen dat de koelventilator van de hoofdmotor wordt aangedreven door een onafhankelijke motor.

4) Om asstroom te voorkomen , moeten lagerisolatiemaatregelen worden getroffen voor motoren met een vermogen van meer dan 160 kW. De belangrijkste reden hiervoor is dat er gemakkelijk magnetische circuitasymmetrie en axiale stroom kunnen ontstaan. Wanneer de stromen die door andere hoogfrequente componenten worden gegenereerd, samenwerken, zal de axiale stroom sterk toenemen, wat kan leiden tot lagerschade. Daarom worden over het algemeen isolatiemaatregelen genomen.

5) Bij frequentiemotoren met constant vermogen moet, wanneer de snelheid hoger is dan 3000 omwentelingen per minuut, speciaal vet met hoge temperatuurbestendigheid worden gebruikt om de temperatuurstijging van het lager te compenseren. De frequentiemotor kan langdurig draaien in het frequentiebereik van 0.1 Hz tot 130 Hz, terwijl een gewone motor met twee polen in het bereik van 20-65 Hz kan draaien en een motor met vier polen in het bereik van 25-75 Hz. De zespolige motor is geschikt voor langdurig gebruik in het bereik van 30-85 Hz en de achtpolige motor voor langdurig gebruik in het bereik van 35-100 Hz.

Motorselectie: 

Allereerst moet het vermogen van de motor worden geselecteerd op basis van het gemiddelde vermogen en het maximale vermogen dat de belasting nodig heeft wanneer deze in beweging is, omgezet naar de motoraszijde (er kan een verloopstuk, katrol en andere reductiemiddelen zijn) , en er moet ook rekening worden gehouden met het overbelastingsvermogen van de motor. De motorfabrikant kan de koppelkarakteristiek van de motor verstrekken, en de kenmerken van de motor zullen bij verschillende temperaturen veranderen. Overigens: de volgorde van selectie is uiteraard eerst de motor selecteren en vervolgens de frequentieomvormer op basis van de motor, omdat het uiteindelijke doel van de regeling niet de frequentieomvormer of de motor is, maar de mechanische belasting.