تستخدم المحركات على نطاق واسع. قبل عدم وجود محول التردد، كنا نستخدم المحركات ذات التردد الأكبر.

XNUMX. تم تصميم المحركات غير المتزامنة العادية وفقًا للتردد الثابت والجهد الثابت، ومن المستحيل تلبية متطلبات تحويل التردد وتنظيم السرعة بشكل كامل. فيما يلي تأثير محول التردد على المحرك:

١. كفاءة المحرك وارتفاع درجة حرارته. بغض النظر عن نوع محول التردد، تتولد مستويات مختلفة من التوافقيات في الجهد والتيار أثناء التشغيل، مما يجعل المحرك يعمل بجهد وتيار غير جيبيين. وفقًا للمعلومات، وبأخذ عاكس PWM ذي الموجة الجيبية الشائع الاستخدام كمثال، فإن توافقياته منخفضة الرتبة تكاد تكون معدومة، أما مكونات التوافقيات عالية الرتبة المتبقية، والتي تبلغ ضعف تردد الموجة الحاملة تقريبًا، فهي 2u+1 (حيث u هي نسبة التعديل). ستؤدي التوافقيات الأعلى إلى زيادة فقد النحاس في الجزء الثابت للمحرك، وفقد النحاس (الألومنيوم) في الجزء الدوار، وفقد الحديد، وفقد إضافي، وأهمها فقد النحاس (الألومنيوم) في الجزء الدوار. نظرًا لأن المحرك غير المتزامن يدور بسرعة متزامنة قريبة من التردد الأساسي، فإن جهد التوافقيات عالية الرتبة يقطع قضيب الجزء الدوار بانزلاق كبير، مما يتسبب في فقد كبير في الجزء الدوار. بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة فقد النحاس الإضافي الناتج عن تأثيرات التغلغل السطحي. ستؤدي هذه الخسائر إلى توليد المحرك حرارة زائدة، وانخفاض الكفاءة، وانخفاض القدرة الخارجة. إذا تم تشغيل المحرك غير المتزامن ثلاثي الأطوار العادي في ظل ظروف خرج طاقة غير جيبية بواسطة محول التردد، فإن ارتفاع درجة حرارته سيزداد بشكل عام بنسبة 10٪ - 20٪.

٢. قوة عزل المحرك. تستخدم العديد من محولات التيار الصغيرة والمتوسطة الحجم حاليًا تقنية تعديل عرض النبضة (PWM). يتراوح تردد الموجة الحاملة فيها بين عدة آلاف إلى أكثر من عشرة كيلوهرتز، مما يجعل ملفات الجزء الثابت للمحرك تتحمل معدل ارتفاع جهد عالٍ، وهو ما يعادل تطبيق جهد نبضي حاد على المحرك، مما يجعل عزل اللفات الداخلية للمحرك أكثر صرامة. بالإضافة إلى ذلك، يتراكب جهد النبضة المستطيلة المتولدة من محول PWM على جهد تشغيل المحرك، مما يشكل خطرًا على عزل التأريض، ويؤدي إلى تسريع تلف عزل التأريض نتيجة التعرض المتكرر لتأثيرات الجهد العالي.

3. الضوضاء والاهتزازات الكهرومغناطيسية التوافقية. عند تشغيل المحركات غير المتزامنة العادية بواسطة محولات التردد، يصبح الاهتزاز والضوضاء الناتجين عن العوامل الكهرومغناطيسية والميكانيكية والتهوية وغيرها أكثر تعقيدًا. تتداخل التوافقيات الزمنية المختلفة الموجودة في مصدر الطاقة ذي التردد المتغير مع التوافقيات المكانية المتأصلة في الجزء الكهرومغناطيسي من المحرك، مما يُشكل قوى إثارة كهرومغناطيسية متنوعة. عندما يكون تردد موجة القوة الكهرومغناطيسية مساويًا أو قريبًا من تردد الاهتزاز الطبيعي لجسم المحرك، تحدث ظاهرة الرنين، مما يزيد من الضوضاء. نظرًا لنطاق تردد التشغيل الواسع للمحرك ونطاق تغير السرعة الكبير، يصعب على تردد موجات القوة الكهرومغناطيسية المختلفة تجنب تردد الاهتزاز الطبيعي لكل مكون من مكونات المحرك.

4. قدرة المحرك على التكيف مع التشغيل والكبح المتكررين. نظرًا لأن المحرك يعمل بواسطة محول تردد، فإنه يمكن تشغيله بتردد وجهد منخفضين جدًا دون تيار بدء التشغيل، ويمكن كبحه بسرعة باستخدام طرق الكبح المختلفة التي يوفرها محول التردد، مما يهيئ الظروف للتشغيل والكبح المتكررين. وبالتالي، فإن النظام الميكانيكي والنظام الكهرومغناطيسي للمحرك يتعرضان لقوة متناوبة دورية، مما يؤدي إلى إجهاد ومشاكل شيخوخة متسارعة في الهيكل الميكانيكي وهيكل العزل.

5. مشكلة التبريد عند السرعات المنخفضة. أولًا، مقاومة المحرك غير المتزامن ليست مثالية. فعند انخفاض تردد الطاقة، يكون الفقد الناتج عن التوافقيات العليا في مصدر الطاقة كبيرًا نسبيًا. ثانيًا، عند انخفاض سرعة المحركات غير المتزامنة العادية، ينخفض ​​حجم هواء التبريد تناسبًا طرديًا مع مكعب السرعة، مما يؤدي إلى تدهور حالة تبريد المحرك عند السرعات المنخفضة، وارتفاع حاد في درجة الحرارة، وصعوبة تحقيق عزم دوران ثابت.

ثانيا. تخصائص محرك تحويل التردد

1. التصميم الكهرومغناطيسي. بالنسبة للمحركات غير المتزامنة العادية، فإن معايير الأداء الرئيسية التي تُؤخذ في الاعتبار عند إعادة التصميم هي قدرة التحميل الزائد، وأداء بدء التشغيل، والكفاءة، ومعامل القدرة. أما بالنسبة لمحرك تحويل التردد، فبما أن الانزلاق الحرج يتناسب عكسيًا مع تردد مصدر الطاقة، فإنه يمكن بدء تشغيله مباشرةً عندما يقترب الانزلاق الحرج من 1. لذلك، لا داعي للتركيز كثيرًا على قدرة التحميل الزائد وأداء بدء التشغيل، ولكن تكمن المشكلة الرئيسية في كيفية تحسين استجابة المحرك لمصدر الطاقة، وقدرته على التكيف مع مصادر الطاقة غير الجيبية. وتكون الطريقة عمومًا كما يلي:

1) قلل مقاومة الجزء الثابت والجزء الدوار قدر الإمكان. يمكن أن يؤدي تقليل مقاومة الجزء الثابت إلى تقليل فقد النحاس الأساسي لتعويض الزيادة في فقد النحاس الناتج عن التوافقيات العليا.

٢) لكبح التوافقيات العليا في التيار، من الضروري زيادة محاثة المحرك بشكل مناسب. مع ذلك، فإن مفاعلة التسريب في فتحة الدوار كبيرة، وتأثير التغلغل كبير أيضًا، كما يزداد فقد النحاس الناتج عن التوافقيات العليا. لذا، ينبغي مراعاة ملاءمة مطابقة المعاوقة في نطاق السرعة الكامل عند تحديد قيمة مفاعلة التسريب للمحرك.

3) عادةً ما تُصمَّم الدائرة المغناطيسية الرئيسية لمحرك التردد المتغير لتكون في حالة غير مشبعة. أحد الاعتبارات هو أن التوافقيات ذات الرتبة العالية ستزيد من تشبع الدائرة المغناطيسية. والآخر هو أنه عند الترددات المنخفضة، يجب زيادة جهد خرج محول التردد بشكل مناسب لزيادة عزم الدوران الناتج.

٢. التصميم الإنشائي. عند تصميم الهيكل، يُؤخذ في الاعتبار بشكل أساسي تأثير خصائص الطاقة غير الجيبية على هيكل العزل، وطرق تبريد الاهتزاز والضوضاء لمحرك التردد المتغير. عمومًا، ينبغي الانتباه إلى المسائل التالية:

1) درجة العزل ، بشكل عام الدرجة F أو أعلى، لتقوية عزل الأرض وقوة عزل اللفات، وخاصة قدرة العزل على تحمل جهد الصدمة.

2) بالنسبة لاهتزاز وضوضاء المحرك ، من الضروري مراعاة صلابة مكونات المحرك والمحرك ككل بشكل كامل، ومحاولة زيادة تردده الطبيعي لتجنب الرنين مع كل موجة قوة.

3) طريقة التبريد: بشكل عام، يتم استخدام التهوية القسرية للتبريد، أي أن مروحة التبريد الخاصة بالمحرك الرئيسي يتم تشغيلها بواسطة محرك مستقل.

4) لمنع حدوث تيارات في عمود الدوران ، يجب اتخاذ تدابير عزل للمحامل في المحركات التي تتجاوز قدرتها 160 كيلوواط. والسبب الرئيسي هو سهولة حدوث عدم تناظر في الدائرة المغناطيسية وتيار محوري. فعندما تتضافر التيارات الناتجة عن مكونات أخرى عالية التردد، يزداد التيار المحوري بشكل كبير، مما يؤدي إلى تلف المحامل، لذا تُتخذ تدابير العزل بشكل عام.

٥) بالنسبة للمحركات ذات القدرة الثابتة والتردد المتغير، عند تجاوز السرعة ٣٠٠٠ دورة/دقيقة، يجب استخدام شحم خاص مقاوم لدرجات الحرارة العالية لتعويض ارتفاع درجة حرارة المحمل. يمكن لمحرك التردد المتغير العمل لفترات طويلة ضمن نطاق ٠.١ هرتز إلى ١٣٠ هرتز، بينما يمكن للمحرك العادي العمل ضمن نطاق ٢٠ إلى ٦٥ هرتز للمحرك ثنائي الأقطاب، وضمن نطاق ٢٥ إلى ٧٥ هرتز للمحرك رباعي الأقطاب. أما المحرك سداسي الأقطاب فهو مصمم للتشغيل طويل الأمد ضمن نطاق ٣٠ إلى ٨٥ هرتز، والمحرك ثماني الأقطاب مصمم للتشغيل طويل الأمد ضمن نطاق ٣٥ إلى ١٠٠ هرتز.

اختيار المحرك: 

بادئ ذي بدء، يجب اختيار قوة المحرك وفقًا لمتوسط ​​الطاقة والطاقة القصوى التي يتطلبها الحمل عندما يكون في حالة حركة، وتحويلها إلى جانب عمود المحرك (قد يكون هناك مخفض، وبكرة، وأجهزة تخفيض أخرى) ويجب أيضًا مراعاة سعة التحميل الزائد للمحرك. يمكن أن توفر الشركة المصنعة للمحرك منحنى عزم الدوران المميز للمحرك، وسوف تتغير خصائص المحرك عند درجات حرارة مختلفة. بالمناسبة: ترتيب الاختيار هو بالطبع اختيار المحرك أولاً ثم تحديد محول التردد وفقًا للمحرك، لأن الهدف النهائي للتحكم ليس محول التردد أو المحرك، بل الحمل الميكانيكي.