Motoren sind weit verbreitet. Bevor es keinen Frequenzumrichter gab, verwendeten wir Motoren mit der höchsten Netzfrequenz.

I. Gewöhnliche Asynchronmotoren sind auf konstante Frequenz und konstante Spannung ausgelegt und es ist unmöglich, die Anforderungen der Frequenzumwandlung und Drehzahlregelung vollständig zu erfüllen. Der Einfluss des Frequenzumrichters auf den Motor ist wie folgt:

1. Der Wirkungsgrad und der Temperaturanstieg des Motors. Unabhängig vom Typ des Frequenzumrichters werden im Betrieb unterschiedliche Oberschwingungsspannungen und -ströme erzeugt, sodass der Motor mit nicht sinusförmiger Spannung und Strom arbeitet. Den Informationen zufolge sind am Beispiel des häufig verwendeten Sinuswellen-PWM-Wechselrichters dessen niederwertige Harmonische grundsätzlich Null und die verbleibenden harmonischen Komponenten hoher Ordnung, die etwa doppelt so groß wie die Trägerfrequenz sind, betragen 2u+1(u ist das Modulationsverhältnis). Höhere Harmonische verursachen einen Anstieg der Kupferverluste im Stator des Motors, des Kupferverlusts (Aluminium) im Rotor, des Eisenverlusts und zusätzlicher Verluste. Am bedeutendsten ist der Kupferverlust (Aluminium) im Rotor. Da der Asynchronmotor mit einer Synchrongeschwindigkeit nahe der Grundfrequenz rotiert, schneidet die Oberschwingungsspannung höherer Ordnung den Rotorstab mit großem Schlupf ab, was zu großen Rotorverlusten führt. Darüber hinaus müssen zusätzliche Kupferverluste aufgrund von Hauteffekten berücksichtigt werden. Diese Verluste führen dazu, dass der Motor zusätzliche Wärme erzeugt, den Wirkungsgrad verringert und die Ausgangsleistung verringert. Wenn der gewöhnliche dreiphasige Asynchronmotor unter der Bedingung betrieben wird, dass der Frequenzumrichter eine nicht sinusförmige Leistungsabgabe liefert, erhöht sich sein Temperaturanstieg im Allgemeinen um 10–20 %.

2. Die Isolationsstärke des Motors. Derzeit nutzen viele kleine und mittlere Wechselrichter die PWM-Steuerung. Seine Trägerfrequenz beträgt etwa mehrere tausend bis mehr als zehn Kilohertz, wodurch die Statorwicklung des Motors einer hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeit standhält, was dem Anlegen einer steilen Impulsspannung an den Motor entspricht, wodurch die Isolierung zwischen den Windungen des Motors widerstandsfähiger wird schwere Prüfungen. Darüber hinaus überlagert sich die vom PWM-Wechselrichter erzeugte Rechteck-Chopper-Stoßspannung mit der Betriebsspannung des Motors, wodurch die Erdungsisolierung des Motors gefährdet wird und die Erdungsisolierung bei wiederholten Hochspannungseinwirkungen zu einer beschleunigten Alterung führt.

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, komplizierter. Die verschiedenen Zeitharmonischen, die in der Stromversorgung mit variabler Frequenz enthalten sind, interferieren mit den inhärenten Raumharmonischen des elektromagnetischen Teils des Motors und bilden verschiedene elektromagnetische Erregerkräfte. Wenn die Frequenz der elektromagnetischen Kraftwelle der natürlichen Schwingungsfrequenz des Motorkörpers entspricht oder dieser nahe kommt, tritt ein Resonanzphänomen auf, wodurch das Geräusch zunimmt. Aufgrund des breiten Betriebsfrequenzbereichs des Motors und der großen Bandbreite an Drehzahlschwankungen ist es für die Frequenz verschiedener elektromagnetischer Kraftwellen schwierig, die Eigenschwingungsfrequenz jeder Komponente des Motors zu vermeiden.

4. Die Anpassungsfähigkeit des Motors an häufiges Starten und Bremsen. Da der Motor von einem Frequenzumrichter angetrieben wird, kann der Motor bei einer sehr niedrigen Frequenz und Spannung ohne Einschaltstrom gestartet werden und kann mithilfe verschiedener Bremsmethoden des Frequenzumrichters schnell abgebremst werden, wodurch Bedingungen für häufiges Starten und Bremsen geschaffen werden Das mechanische System und das elektromagnetische System des Motors stehen unter der Wirkung zyklischer Wechselkräfte, was zu Ermüdungs- und beschleunigten Alterungsproblemen der mechanischen Struktur und der Isolationsstruktur führt.

5. Kühlproblem bei niedriger Geschwindigkeit. Erstens ist die Impedanz des Asynchronmotors nicht ideal. Bei niedriger Netzfrequenz sind die durch Oberschwingungen höherer Ordnung im Netzteil verursachten Verluste relativ groß. Zweitens, wenn die Drehzahl gewöhnlicher Asynchronmotoren abnimmt, nimmt das Kühlluftvolumen proportional zur dritten Potenz der Drehzahl ab, was zu einer Verschlechterung des Kühlzustands des Motors bei niedrigen Drehzahlen, einem starken Anstieg des Temperaturanstiegs und Schwierigkeiten führt um eine konstante Drehmomentabgabe zu erreichen.

II. TDie Eigenschaften des Frequenzumwandlungsmotors

1. Elektromagnetisches Design. Bei gewöhnlichen Asynchronmotoren sind die wichtigsten Leistungsparameter, die bei der Neukonstruktion berücksichtigt werden, Überlastfähigkeit, Anlaufleistung, Wirkungsgrad und Leistungsfaktor. Da der kritische Schlupf des Frequenzumwandlungsmotors umgekehrt proportional zur Stromversorgungsfrequenz ist, kann er direkt gestartet werden, wenn der kritische Schlupf nahe bei 1 liegt. Daher müssen die Überlastfähigkeit und die Startleistung nicht zu stark berücksichtigt werden , aber das Hauptproblem, das gelöst werden muss, besteht darin, die Reaktion des Motors auf die Stromversorgung zu verbessern. Anpassungsfähigkeit an nicht-sinusförmige Stromversorgungen. Die Methode ist im Allgemeinen wie folgt:

1) Reduzieren Sie den Stator- und Rotorwiderstand so weit wie möglich. Durch die Reduzierung des Statorwiderstands kann der Grundkupferverlust reduziert werden, um den durch Oberschwingungen höherer Ordnung verursachten Anstieg des Kupferverlusts auszugleichen.

2) Um die höheren Harmonischen im Strom zu unterdrücken, ist es notwendig, die Induktivität des Motors entsprechend zu erhöhen. Allerdings ist die Streureaktanz des Rotorschlitzes groß, der Skin-Effekt ist ebenfalls groß und der Kupferverlust von Harmonischen höherer Ordnung nimmt ebenfalls zu. Daher sollte die Größe der Motorstreureaktanz die Rationalität der Impedanzanpassung im gesamten Drehzahlbereich berücksichtigen.

3) Der Hauptmagnetkreis des Motors mit variabler Frequenz ist im Allgemeinen so ausgelegt, dass er sich in einem ungesättigten Zustand befindet. Man muss bedenken, dass Oberschwingungen höherer Ordnung die Sättigung des Magnetkreises vertiefen. Zum anderen ist zu berücksichtigen, dass bei niedrigen Frequenzen die Ausgangsspannung des Frequenzumrichters entsprechend erhöht werden sollte, um das Ausgangsdrehmoment zu erhöhen.

2. Strukturelles Design. Bei der Gestaltung der Struktur wird hauptsächlich der Einfluss nichtsinusförmiger Leistungseigenschaften auf die Isolationsstruktur, die Vibrations- und Geräuschkühlungsmethoden des Motors mit variabler Frequenz berücksichtigt. Im Allgemeinen sollten folgende Punkte beachtet werden:

1) Isolationsgrad, im Allgemeinen Klasse F oder höher, zur Verstärkung der Erdungsisolierung und der Isolationsfestigkeit der Windungen, insbesondere der Fähigkeit der Isolierung, der Stoßspannung standzuhalten.

2) Für Vibrationen und Geräusche des Motors, ist es notwendig, die Steifigkeit der Motorkomponenten und des Ganzen vollständig zu berücksichtigen und zu versuchen, ihre Eigenfrequenz zu erhöhen, um Resonanz mit jeder Kraftwelle zu vermeiden.

3) Kühlmethode: Im Allgemeinen wird zur Kühlung eine Zwangsbelüftung verwendet, d. h. der Kühlventilator des Hauptmotors wird von einem unabhängigen Motor angetrieben.

4) Um zu verhindern Wellenstrom Bei Motoren mit einer Leistung über 160 kW sollten Maßnahmen zur Lagerisolation ergriffen werden. Der Hauptgrund dafür ist, dass es leicht zu einer Asymmetrie des Magnetkreises und einem axialen Strom kommt. Wenn die von anderen Hochfrequenzkomponenten erzeugten Ströme zusammenarbeiten, steigt der Axialstrom stark an, was zu Lagerschäden führt. Daher werden im Allgemeinen Isolationsmaßnahmen ergriffen.

5) Bei Motoren mit variabler Frequenz und konstanter Leistung, wenn die Drehzahl 3000/min übersteigt, Spezialfett mit Hochtemperaturbeständigkeit sollte verwendet werden, um den Temperaturanstieg des Lagers auszugleichen. Der Motor mit variabler Frequenz kann lange Zeit im Bereich von 0.1 Hz bis 130 Hz laufen, der normale Motor kann im Bereich von 20 bis 65 Hz für 2 Pole und im Bereich von 25 bis 75 Hz für 4 Pole laufen. Der 6-polige ist für den Langzeitbetrieb im Bereich von 30–85 Hz und der 8-polige für den Langzeitbetrieb im Bereich von 35–100 Hz vorgesehen.

Motorauswahl: 

Zunächst sollte die Leistung des Motors entsprechend der durchschnittlichen Leistung und der maximalen Leistung ausgewählt werden, die die Last während der Bewegung benötigt, umgerechnet auf die Seite der Motorwelle (es können ein Untersetzungsgetriebe, eine Riemenscheibe und andere Untersetzungsvorrichtungen vorhanden sein). Auch die Überlastfähigkeit des Motors sollte berücksichtigt werden. Der Motorhersteller kann die Drehmomentkennlinie des Motors bereitstellen, und die Eigenschaften des Motors ändern sich bei unterschiedlichen Temperaturen. Übrigens: Die Auswahlreihenfolge besteht natürlich darin, zuerst den Motor auszuwählen und dann entsprechend dem Motor den Frequenzumrichter auszuwählen, denn das ultimative Ziel der Steuerung ist nicht der Frequenzumrichter oder der Motor, sondern die mechanische Belastung.