Les moteurs sont largement utilisés. Avant qu’il n’y ait pas de convertisseur de fréquence, nous utilisions le plus de moteurs à fréquence industrielle.

I. Les moteurs asynchrones ordinaires sont conçus selon une fréquence constante et une tension constante, et il est impossible de répondre pleinement aux exigences de conversion de fréquence et de régulation de vitesse. Voici l'influence du variateur de fréquence sur le moteur :

1. L'efficacité et l'augmentation de la température du moteur. Quel que soit le type de variateur 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. Selon les informations, en prenant comme exemple l'onduleur PWM à onde sinusoïdale couramment utilisé, ses harmoniques d'ordre inférieur sont fondamentalement nulles et les composantes harmoniques d'ordre élevé restantes qui sont environ deux fois plus grandes que la fréquence porteuse sont 2u+1(u est le rapport de modulation). Des harmoniques plus élevées entraîneront une augmentation de la perte de cuivre du stator du moteur, de la perte de cuivre (aluminium) du rotor, de la perte de fer et des pertes supplémentaires, la plus importante étant la perte de cuivre (aluminium) du rotor. Étant donné que le moteur asynchrone tourne à une vitesse synchrone proche de la fréquence fondamentale, la tension harmonique d'ordre élevé coupe la barre du rotor avec un glissement important, ce qui entraînera une perte importante du rotor. De plus, une perte supplémentaire de cuivre due aux effets cutanés doit être prise en compte. Ces pertes entraîneront une génération de chaleur supplémentaire par le moteur, une réduction du rendement et une réduction de la puissance de sortie. Si le moteur asynchrone triphasé ordinaire fonctionne dans des conditions de puissance de sortie non sinusoïdale par le convertisseur de fréquence, son élévation de température augmentera généralement de 10 à 20 %.

2. La 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 d'environ plusieurs milliers à plus de dix kilohertz, ce qui permet à l'enroulement du stator du moteur de résister à un taux de montée de tension élevé, ce qui équivaut à appliquer une tension de choc abrupte au moteur, ce qui rend l'isolation entre spires du moteur plus résistante. épreuves sévères. De plus, la tension d'impulsion du hacheur rectangulaire générée par l'onduleur PWM se superpose à la tension de fonctionnement du moteur, ce qui constituera une menace pour l'isolation de la terre du moteur, et l'isolation de la terre accélérera le vieillissement sous des impacts répétés à haute tension.

3. Bruit et vibrations électromagnétiques harmoniques. Lorsque les moteurs asynchrones ordinaires sont alimentés par des convertisseurs de fréquence, les vibrations et le bruit provoqués par des facteurs électromagnétiques, mécaniques, de ventilation et autres deviendront plus compliqués. Les différentes harmoniques temporelles contenues 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 est identique ou proche de la fréquence de vibration naturelle du corps du moteur, un phénomène de résonance se produit, augmentant ainsi le bruit. En raison de la large plage de fréquences de fonctionnement du moteur et de la large plage de variation de vitesse, il est difficile pour la fréquence des diverses ondes de force électromagnétiques d'éviter la fréquence de vibration naturelle de chaque composant du moteur.

4. L'adaptabilité du moteur aux démarrages et freinages fréquents. Étant donné que le moteur est alimenté par un convertisseur de fréquence, le moteur peut être démarré à une fréquence et une tension très basses sans courant d'appel et peut être rapidement freiné en utilisant diverses méthodes de freinage fournies par le convertisseur de fréquence, créant ainsi des conditions pour des démarrages et des freinages fréquents. le système mécanique et le système électromagnétique du moteur sont sous l'action d'une force alternative cyclique, ce qui entraîne des problèmes de fatigue et de vieillissement accéléré de la structure mécanique et de la structure d'isolation.

5. Problème de refroidissement à basse vitesse. Tout d’abord, l’impédance du moteur asynchrone n’est pas idéale. Lorsque la fréquence d'alimentation est basse, la perte causée par les harmoniques de rang élevé dans l'alimentation est relativement importante. Deuxièmement, lorsque la vitesse des moteurs asynchrones ordinaires diminue, le volume d'air de refroidissement diminue proportionnellement au cube de la vitesse, ce qui entraîne une détérioration des conditions de refroidissement du moteur à basse vitesse, une forte augmentation de l'augmentation de la température, et il est difficile pour obtenir un couple de sortie constant.

II. Tles caractéristiques du moteur de conversion de fréquence

1. Conception électromagnétique. Pour les moteurs asynchrones ordinaires, les principaux paramètres de performances pris en compte lors de la refonte sont la capacité de surcharge, les performances de démarrage, le rendement et le facteur de puissance. Quant au moteur à conversion de fréquence, puisque le glissement critique est inversement proportionnel à la fréquence d'alimentation, il peut être démarré directement lorsque le glissement critique est proche de 1. Par conséquent, la capacité de surcharge et les performances de démarrage n'ont pas besoin d'être trop prises en compte. , mais le problème clé à résoudre est de savoir comment améliorer la réponse du moteur à l'alimentation électrique. Adaptabilité aux alimentations non sinusoïdales. La méthode est généralement la suivante :

1) Réduisez autant que possible la résistance du stator et du rotor. La réduction de la résistance du stator peut réduire la perte fondamentale de cuivre pour compenser l'augmentation de la perte de cuivre causée par les harmoniques d'ordre élevé.

2) Afin de supprimer les harmoniques supérieures du courant, il est nécessaire d’augmenter l’inductance du moteur de manière appropriée. Cependant, la réactance de fuite de la fente du rotor est grande, l'effet de peau est également important et la perte de cuivre des harmoniques d'ordre élevé augmente également. Par conséquent, la taille de la réactance de fuite du moteur doit prendre en compte la rationalité de l’adaptation d’impédance dans toute la plage de vitesse.

3) Le circuit magnétique principal du moteur à fréquence variable est généralement conçu pour être dans un état insaturé. La première consiste à considérer que les harmoniques d’ordre élevé approfondiront la saturation du circuit magnétique. L'autre consiste à considérer qu'aux basses fréquences, la tension de sortie du variateur de fréquence doit être augmentée de manière appropriée afin d'augmenter le couple de sortie.

2. Conception structurelle. Lors de la conception de la structure, l'influence des caractéristiques de puissance non sinusoïdales sur la structure d'isolation, les vibrations et les méthodes de refroidissement du bruit du moteur à fréquence variable sont principalement prises en compte. De manière générale, il convient de prêter attention aux points suivants :

1) Classe d'isolation, généralement de qualité F ou supérieure, pour renforcer l'isolation de la terre et la résistance de l'isolation des spires, en particulier la capacité de l'isolation à résister à la tension d'impact.

2) Pour la vibration et le bruit du moteur, il faut bien considérer la rigidité des composants du moteur et de l'ensemble, et essayer d'augmenter sa fréquence propre pour éviter la résonance à chaque onde de force.

3) Méthode de refroidissement: Généralement, la ventilation forcée est utilisée pour le refroidissement, c'est-à-dire que le ventilateur de refroidissement du moteur principal est entraîné par un moteur indépendant.

4) Pour éviter courant d'arbre mesures, des mesures d'isolation des roulements doivent être adoptées pour les moteurs d'une capacité supérieure à 160 kW. La raison principale est qu'il est facile de produire une asymétrie du circuit magnétique et un courant axial. Lorsque les courants générés par d'autres composants haute fréquence fonctionnent ensemble, le courant axial augmente considérablement, entraînant des dommages aux roulements, c'est pourquoi des mesures d'isolation sont généralement prises.

5) Pour les moteurs à fréquence variable à puissance constante, lorsque la vitesse dépasse 3000/min, graisse spéciale avec résistance aux hautes températures doit être utilisé pour compenser l’échauffement 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 fonctionner dans la plage de 20 à 65 Hz pour 2 pôles et dans la plage de 25 à 75 Hz pour 4 pôles. Le modèle à 6 pôles est destiné à un fonctionnement à long terme dans la plage de 30 à 85 Hz, et le modèle à 8 pôles est destiné à un fonctionnement à long terme dans la plage de 35 à 100 Hz.

Sélection du moteur : 

Tout d'abord, la puissance du moteur doit être sélectionnée en fonction de la puissance moyenne et de la puissance maximale requise par la charge lorsqu'elle est en mouvement, convertie côté arbre moteur (il peut y avoir un réducteur, une poulie et d'autres dispositifs de réduction) , et la capacité de surcharge du moteur doit également être prise en compte. Le fabricant du moteur peut fournir la courbe caractéristique de couple du moteur, et les caractéristiques du moteur changeront à différentes températures. À propos : l'ordre de sélection consiste bien entendu à sélectionner d'abord le moteur, puis à sélectionner le variateur de fréquence en fonction du moteur, car le but ultime du contrôle n'est pas le variateur de fréquence ou le moteur, mais la charge mécanique.