Der Einfluss des Frequenzumrichters auf den Motor

1. Der Wirkungsgrad und der Temperaturanstieg von Elektromotoren
Unabhängig von der Form des Frequenzumrichters erzeugt er während des Betriebs unterschiedlich starke harmonische Spannungen und Ströme, wodurch der Motor mit nicht sinusförmigen Spannungen und Strömen betrieben wird.
Am Beispiel des häufig verwendeten Sinuswellen-PWM-Frequenzumrichters sind dessen Harmonische niedriger Ordnung grundsätzlich Null und die verbleibenden Harmonischen höherer Ordnung, die etwa das Doppelte der Trägerfrequenz betragen, sind 2u+1 (u ist das Modulationsverhältnis). .
Oberschwingungen höherer Ordnung können zu einem Anstieg des Kupferverlusts im Stator, des Kupferverlusts (Aluminium) im Rotor, des Eisenverlusts und zusätzlicher Verluste in Elektromotoren führen, wobei der Kupferverlust (Aluminium) im Rotor am bedeutendsten ist.
Da Asynchronmotoren mit synchronen Drehzahlen nahe der Grundfrequenz rotieren, führen hohe harmonische Spannungen, die die Rotorstäbe mit großem Schlupf schneiden, zu erheblichen Rotorverlusten.
Darüber hinaus müssen die durch den Skin-Effekt verursachten zusätzlichen Kupferverluste berücksichtigt werden, die dazu führen, dass der Motor zusätzliche Wärme erzeugt, den Wirkungsgrad verringert und die Ausgangsleistung verringert. Wenn ein normaler dreiphasiger Asynchronmotor unter nicht sinusförmigen Stromversorgungsbedingungen betrieben wird, die von einem Frequenzumrichter ausgegeben werden, muss sein Temperaturanstieg im Allgemeinen um 10 bis 20 % ansteigen.
2. Problem der Isolationsfestigkeit des Elektromotors
Heutzutage verwenden viele kleine und mittlere Frequenzumrichter die PWM-Steuerungsmethode mit einer Trägerfrequenz von etwa mehreren Tausend bis zehn Kilohertz, wodurch die Statorwicklung des Motors einer hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeit standhält, was dem Anlegen eines steilen Impulses entspricht Spannung an den Motor, wodurch die Windungsisolierung des Motors strengeren Tests standhält.
Darüber hinaus überlagert die vom PWM-Wechselrichter erzeugte Rechteck-Chopper-Stoßspannung die Betriebsspannung des Motors und stellt eine Gefahr für die Erdisolation des Motors dar. Bei wiederholten Hochspannungseinwirkungen beschleunigt sich die Alterung der Erdungsisolierung.
3. Harmonische elektromagnetische Geräusche und Vibrationen
Wenn gewöhnliche Asynchronmotoren von Frequenzumrichtern angetrieben werden, werden die Vibrationen und Geräusche, die durch elektromagnetische, mechanische, Belüftungs- und andere Faktoren verursacht werden, komplexer.
Die verschiedenen zeitlichen Harmonischen, die in der Stromversorgung mit variabler Frequenz enthalten sind, interferieren mit den inhärenten räumlichen Harmonischen des elektromagnetischen Teils des Motors und erzeugen verschiedene elektromagnetische Erregerkräfte. Wenn die Frequenz der elektromagnetischen Wellen mit der natürlichen Schwingungsfrequenz des Motorkörpers übereinstimmt oder dieser nahe kommt, kommt es zu Resonanzphänomenen, wodurch die Geräuschentwicklung zunimmt.
Aufgrund des großen Betriebsfrequenzbereichs und des großen Drehzahlschwankungsbereichs von Elektromotoren ist es für die Frequenzen verschiedener elektromagnetischer Wellen schwierig, die Eigenschwingungsfrequenzen verschiedener Komponenten des Motors zu vermeiden.
4. Die Anpassungsfähigkeit von Elektromotoren an häufiges Starten und Bremsen
Durch die Verwendung eines Frequenzumrichters zur Stromversorgung kann der Elektromotor bei sehr niedrigen Frequenzen und Spannungen ohne Impulsstrom gestartet werden, und verschiedene vom Frequenzumrichter bereitgestellte Bremsmethoden können zum schnellen Bremsen genutzt werden, wodurch Bedingungen für häufiges Anlaufen geschaffen werden Bremsen.
Daher sind die mechanischen und elektromagnetischen Systeme des Elektromotors zyklischen Wechselkräften ausgesetzt, die zu Ermüdungs- und beschleunigten Alterungsproblemen der mechanischen und Isolationsstrukturen führen.
5. Kühlproblem bei niedriger Geschwindigkeit
Erstens ist die Impedanz von Asynchronmotoren nicht ideal, und wenn die Netzfrequenz niedrig ist, sind die Verluste durch Oberschwingungen höherer Ordnung in der Stromversorgung erheblich.
Zweitens, wenn die Drehzahl eines normalen Asynchronmotors abnimmt, nimmt das Kühlluftvolumen proportional zur dritten Potenz der Drehzahl ab, was zu einer Verschlechterung der Kühlbedingungen des Motors bei niedriger Drehzahl, einem starken Anstieg des Temperaturanstiegs und Schwierigkeiten führt um eine konstante Drehmomentabgabe zu erreichen.