O impacto do conversor de frequência no motor

1. A eficiência e o aumento de temperatura dos motores elétricos
Independentemente do formato do conversor de frequência, ele gerará vários graus de tensão e corrente harmônica durante a operação, fazendo com que o motor opere sob tensão e corrente não senoidal.
Tomando como exemplo o conversor de frequência PWM de onda senoidal comumente usado, seus harmônicos de baixa ordem são basicamente zero, e os componentes harmônicos de alta ordem restantes que são cerca de duas vezes a frequência da portadora são 2u+1 (u é a relação de modulação) .
Harmônicos de ordem superior podem causar um aumento na perda de cobre do estator, perda de cobre do rotor (alumínio), perda de ferro e perdas adicionais em motores elétricos, sendo a mais significativa a perda de cobre do rotor (alumínio).
Como os motores assíncronos giram em velocidades síncronas próximas da frequência fundamental, altas tensões harmônicas cortando as barras do rotor com grande escorregamento resultarão em perdas significativas no rotor.
Além disso, é necessário considerar as perdas adicionais de cobre causadas pelo efeito pelicular, que farão com que o motor gere calor extra, reduza a eficiência e diminua a potência de saída. Se um motor assíncrono trifásico regular for operado sob condições de alimentação não senoidal emitidas por um conversor de frequência, seu aumento de temperatura geralmente precisa aumentar de 10% a 20%.
2. Questão de resistência de isolamento do motor elétrico
Atualmente, muitos conversores de frequência de pequeno e médio porte usam o método de controle PWM, com uma frequência portadora de cerca de vários milhares a dez quilohertz, o que faz com que o enrolamento do estator do motor suporte uma alta taxa de aumento de tensão, equivalente à aplicação de um impulso acentuado tensão ao motor, fazendo com que o isolamento entre espiras do motor resista a testes mais severos.
Além disso, a tensão de impulso do chopper retangular gerada pelo inversor PWM se sobrepõe à tensão operacional do motor, representando uma ameaça ao isolamento de aterramento do motor. O isolamento do solo acelerará o envelhecimento sob repetidos impactos de alta tensão.
3. Ruído e vibração eletromagnética harmônica
Quando motores assíncronos comuns são alimentados por conversores de frequência, a vibração e o ruído causados ​​por fatores eletromagnéticos, mecânicos, de ventilação e outros tornam-se mais complexos.
Os diversos harmônicos de tempo contidos na fonte de alimentação de frequência variável interferem nos harmônicos espaciais inerentes da parte eletromagnética do motor, formando diversas forças de excitação eletromagnética. Quando a frequência das ondas eletromagnéticas for consistente ou próxima da frequência natural de vibração do corpo do motor, ocorrerá um fenômeno de ressonância, aumentando assim o ruído.
Devido à ampla faixa de frequência operacional e à grande faixa de variação de velocidade dos motores elétricos, é difícil que as frequências de várias ondas eletromagnéticas evitem as frequências naturais de vibração de vários componentes do motor.
4. A adaptabilidade dos motores elétricos a partidas e frenagens frequentes
Devido ao uso de um conversor de frequência para alimentação de energia, o motor elétrico pode ser iniciado em frequências e tensões muito baixas sem corrente de impulso, e vários métodos de frenagem fornecidos pelo conversor de frequência podem ser usados ​​para frenagem rápida, criando condições para partidas frequentes e frenagem.
Portanto, os sistemas mecânicos e eletromagnéticos do motor elétrico estão sujeitos a forças alternadas cíclicas, que trazem fadiga e problemas de envelhecimento acelerado às estruturas mecânicas e de isolamento.
5. Problema de resfriamento em baixa velocidade
Em primeiro lugar, a impedância dos motores assíncronos não é ideal e, quando a frequência de alimentação é baixa, as perdas causadas por harmônicos de alta ordem na fonte de alimentação são significativas.
Em segundo lugar, quando a velocidade de um motor assíncrono regular diminui, o volume de ar de resfriamento diminui proporcionalmente à terceira potência da velocidade, resultando em uma deterioração da condição de resfriamento de baixa velocidade do motor, um aumento acentuado no aumento da temperatura e dificuldade na obtenção de saída de torque constante.