La différence entre moteur à fréquence variable et moteur à fréquence industrielle
Premièrement, les moteurs asynchrones ordinaires sont conçus selon une fréquence et une tension constantes, et il est impossible de s’adapter pleinement aux exigences de la régulation de la vitesse de conversion de fréquence.
L'influence de l'onduleur sur le moteur
1, l'efficacité du moteur et le problème de l'élévation de température
Quelle que soit la forme du convertisseur de fréquence, différents niveaux de tension et de courant harmoniques sont générés pendant le fonctionnement, de sorte que le moteur fonctionne sous une tension et un courant non sinusoïdaux. En rejetant l’introduction de données, en prenant l’inverseur de type PWM sinusoïdal couramment utilisé à titre d’exemple, les harmoniques inférieures sont pratiquement nulles, et les composantes harmoniques supérieures restantes qui sont environ deux fois plus grandes que la fréquence porteuse sont: 2u + 1 (u le taux de modulation). Des harmoniques plus élevées entraînent une augmentation de la perte de cuivre dans le stator, de la consommation de cuivre dans le rotor (aluminium), de la perte de fer et de pertes supplémentaires, notamment la consommation de cuivre dans le rotor (aluminium). Étant donné que le moteur asynchrone tourne à une vitesse synchrone proche de la fréquence fondamentale, la tension harmonique d'ordre élevé provoquera une perte importante du rotor après la coupe de la barre de rotor avec un glissement important. De plus, la consommation supplémentaire de cuivre due à l'effet de peau doit être prise en compte. Ces pertes entraîneront une génération de chaleur supplémentaire par le moteur, réduiront l'efficacité et réduiront la puissance de sortie. Par exemple, si le moteur asynchrone triphasé ordinaire fonctionne sous la sortie d'alimentation non sinusoïdale de l'onduleur, l'élévation de température augmentera généralement de 10% à 20%.
2, problème de force d'isolation du moteur
À l’heure actuelle, de nombreux onduleurs de petite et moyenne taille utilisent le contrôle PWM. Sa fréquence porteuse est de l'ordre de quelques milliers à dix kilohertz, ce qui fait que l'enroulement statorique du moteur résiste à une vitesse de montée en tension élevée, ce qui revient à appliquer une tension de choc importante au moteur, de sorte que l'isolation entre les tours du moteur est plus résistant. Un test sévère. De plus, la surtension de coupure rectangulaire générée par l'onduleur PWM est superposée à la tension de fonctionnement du moteur, ce qui constitue une menace pour l'isolation du moteur à la terre, et l'isolation de la terre accélérera le vieillissement sous l'impact répété de forts Tension.
3. Bruit et vibrations électromagnétiques harmoniques
Lorsque le moteur asynchrone ordinaire est alimenté par l'onduleur, les vibrations et le bruit causés par les facteurs électromagnétiques, mécaniques, de ventilation et autres deviennent plus complexes. Chaque fois que des harmoniques contenus dans l'alimentation à fréquence variable interfèrent avec les harmoniques spatiales inhérentes à la partie électromagnétique du moteur pour former diverses forces d'excitation électromagnétiques. Lorsque la fréquence de l'onde de force électromagnétique coïncide avec ou est proche de la fréquence de vibration naturelle du corps du moteur, un phénomène de résonance se produit, ce qui augmente le bruit. Etant donné que la plage de fréquences de fonctionnement du moteur est large et que la plage de vitesse de rotation est large, il est difficile d’éviter les fréquences de diverses ondes de force électromagnétique afin d’éviter la fréquence de vibration naturelle de chaque composant du moteur.
4. La capacité du moteur à s'adapter aux démarrages et aux freinages fréquents
Comme le variateur est alimenté, le moteur peut être démarré sans courant d'appel à très basse fréquence et à très basse tension, et peut être freiné rapidement par diverses méthodes de freinage fournies par le variateur, afin de réaliser des démarrages et des freinages fréquents. Les conditions sont créées, de sorte que le système mécanique et le système électromagnétique du moteur sont sous l'action d'une force alternée cyclique, ce qui entraîne des problèmes de fatigue et de vieillissement accéléré de la structure mécanique et de la structure isolante.
5, problèmes de refroidissement à basse vitesse
Tout d'abord, l'impédance du moteur asynchrone n'est pas idéale. Lorsque la fréquence du courant est inférieure, la perte causée par les harmoniques les plus élevées de l'alimentation est plus grande. Deuxièmement, lorsque la vitesse du moteur asynchrone normal est réduite, le volume d’air de refroidissement est proportionnel au cube de la vitesse de rotation, ce qui entraîne une détérioration de la condition de refroidissement à basse vitesse du moteur et une élévation abrupte de la température, ce qui rend difficile pour obtenir un couple constant.
Deuxièmement, les caractéristiques du moteur à fréquence variable
1, conception électromagnétique
Pour les moteurs asynchrones ordinaires, les principaux paramètres de performance pris en compte dans la nouvelle conception sont la capacité de surcharge, les performances de démarrage, l'efficacité et le facteur de puissance. Le moteur à fréquence variable, du fait que le taux de glissement critique est inversement proportionnel à la fréquence de l'alimentation électrique, peut être démarré directement lorsque le taux de glissement critique est proche de 1. Par conséquent, la capacité de surcharge et les performances de démarrage ne doivent pas être considérées de manière excessive. et le problème clé à résoudre est de savoir comment améliorer la paire de moteurs. La capacité d'adaptation à des sources d'alimentation non sinusoïdales. La méthode est généralement la suivante:
1) Réduisez autant que possible la résistance du stator et du rotor. Réduire la résistance du stator afin de réduire la perte de cuivre de l'onde fondamentale afin de compenser l'augmentation de la consommation de cuivre causée par des harmoniques plus élevés
2) Pour supprimer les harmoniques les plus élevées du courant, il est nécessaire d’augmenter de manière appropriée l’inductance du moteur. Cependant, la résistance aux fentes des fentes du rotor est grande, l’effet de peau est également important et la consommation de cuivre harmonique d’ordre élevé est également augmentée. Par conséquent, la taille de la résistance aux fuites du moteur doit prendre en compte le caractère raisonnable de l'adaptation d'impédance dans toute la plage de vitesses.
3) Le circuit magnétique principal du moteur à fréquence variable est généralement conçu pour être non saturé. L'une consiste à considérer les harmoniques les plus élevées pour approfondir la saturation du circuit magnétique et l'autre à augmenter la tension de sortie de l'onduleur afin d'augmenter le couple de sortie aux basses fréquences.
2, conception structurelle
Lors de la nouvelle conception de la structure, il prend principalement en compte l'influence des caractéristiques d'alimentation non sinusoïdales sur la structure isolante, le mode de refroidissement par vibration et par bruit du moteur à fréquence variable. Faites généralement attention aux problèmes suivants:
1) Classe d'isolation, généralement de classe F ou supérieure, pour renforcer la résistance d'isolation de la terre et de la bobine, en particulier la capacité de l'isolation à résister à la tension d'impact.
2) Pour les vibrations et le bruit du moteur, il convient de tenir pleinement compte de la rigidité de son composant et de son ensemble, et d'augmenter autant que possible la fréquence propre afin d'éviter toute résonance avec chaque onde de force. 3) Méthode de refroidissement: Généralement, le refroidissement par air forcé est adopté, c’est-à-dire que le ventilateur de refroidissement du moteur principal est entraîné par un moteur indépendant.
4) Mesures pour empêcher le courant d'arbre. Pour les roulements d’une capacité supérieure à 160 kW, des mesures d’isolation des roulements doivent être adoptées. En raison principalement de l’asymétrie du circuit magnétique, le courant d’arbre est également généré. Lorsque les courants générés par d'autres composants haute fréquence fonctionnent ensemble, le courant dans l'arbre augmente considérablement, entraînant des dommages aux roulements, de sorte que des mesures d'isolation sont généralement prises.
5) Pour un moteur à fréquence variable de puissance constante, lorsque la vitesse dépasse 3000 / min, une graisse spéciale résistant aux températures élevées doit être utilisée pour compenser l'élévation de température du roulement.
Le moteur à fréquence variable peut fonctionner pendant une longue période dans la plage de 0,1 Hz à 130 Hz. Le moteur ordinaire peut être utilisé dans:
Fonctionnement à long terme bipolaire dans la plage de 20 à 65 Hz.
4 pôles pour un fonctionnement à long terme dans la plage 25–75hz.
6 pôles pour un fonctionnement à long terme dans la plage 30–85hz.
Fonctionnement à long terme à 8 pôles dans la plage de 35 à 100 Hz.
