Основната разлика между двигателя, захранван от честотно преобразувател, и двигателя, захранван от синусоидална вълна с мрежова честота, е, че от една страна, той работи в широк честотен диапазон от ниска до висока честота, а от друга страна, формата на вълната на захранването е несинусоидална. Чрез анализ на Фурие сериите на вълната на напрежението, вълната на захранването съдържа повече от 2N хармоници в допълнение към основната компонента на вълната (управляваща вълна) (броят на модулационните вълни, съдържащи се във всяка половина на управляващата вълна, е N). Когато SPWM AC конверторът извежда мощност и я прилага към двигателя, формата на вълната на тока на двигателя ще се появи като синусоида с наслагвани хармоници. Хармоничният ток ще генерира пулсираща компонента на магнитния поток в магнитната верига на асинхронния двигател, а пулсиращата компонента на магнитния поток се наслагва върху основния магнитен поток, така че основният магнитен поток съдържа пулсираща компонента на магнитния поток. Пулсиращата компонента на магнитния поток също така кара магнитната верига да се насища, което има следните ефекти върху работата на двигателя:
1. Генерира се пулсиращ магнитен поток
Загубите се увеличават, а ефективността намалява. Тъй като изходът на захранването с променлива честота съдържа голям брой хармоници от висок порядък, тези хармоници ще доведат до съответната консумация на мед и желязо, намалявайки ефективността на работа. Дори широко използваната в момента синусоидална импулсна ширина SPWM потиска само ниските хармоници и намалява пулсиращия въртящ момент на двигателя, като по този начин разширява стабилния работен диапазон на двигателя при ниска скорост. А по-високите хармоници не само не намаляват, но и се увеличават. Като цяло, в сравнение със синусоидалното захранване с мрежова честота, ефективността е намалена с 1% до 3%, а коефициентът на мощност е намален с 4% до 10%, така че загубата на хармоници на двигателя при захранване с честотно преобразуване е голям проблем.
б) Генериране на електромагнитни вибрации и шум. Поради наличието на поредица от хармоници от висок порядък, ще се генерират и електромагнитни вибрации и шум. Намаляването на вибрациите и шума вече е проблем за двигателите, захранвани със синусоида. За двигателя, захранван от инвертор, проблемът става по-сложен поради несинусоидалния характер на захранването.
в) При ниска скорост възниква пулсиращ въртящ момент с ниска честота. Синтезът на хармонична магнитодвижеща сила и хармоничен ток на ротора води до постоянен хармоничен електромагнитен въртящ момент и променлив хармоничен електромагнитен въртящ момент. Променливият хармоничен електромагнитен въртящ момент ще предизвика пулсации на двигателя, като по този начин ще повлияе на стабилната работа при ниска скорост. Дори ако се използва режим на SPWM модулация, в сравнение със захранването с синусоидална честота на захранване, все още ще има известна степен на нискочестотни хармоници, които ще създадат пулсиращ въртящ момент при ниска скорост и ще повлияят на стабилната работа на двигателя при ниска скорост.
2. Генериране на импулсно напрежение и аксиално напрежение (ток) към изолацията
а) Възниква пренапрежение. Когато двигателят работи, приложеното напрежение често се наслагва с пренапрежението, генерирано при комутация на компонентите в устройството за честотно преобразуване, и понякога пренапрежението е високо, което води до многократен токов удар в бобината и повреда на изолацията.
б) Генериране на аксиално напрежение и аксиален ток. Генерирането на напрежение на вала се дължи главно на наличието на дисбаланс в магнитната верига и явлението електростатична индукция, което не е сериозно при обикновените двигатели, но е по-силно изразено при двигатели, захранвани от променливочестотно захранване. Ако напрежението на вала е твърде високо, състоянието на смазване на масления филм между вала и лагера ще бъде повредено и експлоатационният живот на лагера ще бъде съкратен.
в) Разсейването на топлината влияе върху ефекта на разсейване на топлината при работа с ниска скорост. Поради големия диапазон на регулиране на скоростта на двигателя с променлива честота, той често работи с ниска скорост при ниска честота. В този случай, тъй като скоростта е много ниска, охлаждащият въздух, осигурен от метода на охлаждане със собствен вентилатор, използван от обикновения двигател, е недостатъчен и ефектът на разсейване на топлината е намален, поради което е необходимо да се използва охлаждане с независим вентилатор.
Механичното въздействие е склонно към резонанс и като цяло всяко механично устройство ще предизвика резонансно явление. Въпреки това, двигател, работещ с постоянна честота и скорост на захранването, трябва да избягва резонанс с механичната собствена честота на електрическата честотна характеристика от 50Hz. Когато двигателят работи с честотно преобразуване, работната честота има широк диапазон и всеки компонент има своя собствена честота, което е лесно да се постигне с определена честота.
Време на публикуване: 25 февруари 2025 г.