Taajuusmuunnosvirtalähteellä toimivan moottorin ja siniaallolla toimivan tehomoottorin tärkein ero on se, että se toimii laajalla taajuusalueella matalasta taajuudesta korkeaan taajuuteen, ja toisaalta tehoaaltomuoto ei ole sinimuotoinen. Jänniteaaltomuodon Fourier-sarja-analyysin perusteella tehoaaltomuoto sisältää yli 2N harmonista yliaaltoa perusaaltokomponentin (ohjausaallon) lisäksi (ohjausaallon kummassakin puoliskossa on N modulaatioaaltoa). Kun SPWM-vaihtovirtamuunnin syöttää tehoa moottoriin, moottorin virta-aaltomuoto näkyy siniaaltona, jossa on päällekkäisiä harmonisia yliaaltoja. Harmoninen virta tuottaa sykkivän magneettivuon asynkronisen moottorin magneettipiiriin, ja sykkivä magneettivuon komponentti kerrostuu päämagneettivuon päälle, jolloin päämagneettivuo sisältää sykkivän magneettivuon komponentin. Sykkivä magneettivuon komponentti myös kyllästää magneettipiirin, mikä vaikuttaa moottorin toimintaan seuraavasti:
1. Sykkivä magneettivuo syntyy
Häviöt kasvavat ja hyötysuhde laskee. Koska muuttuvataajuusvirtalähteen lähtö sisältää suuren määrän korkean asteen harmonisia, nämä harmoniset yliaallot tuottavat vastaavan kuparin ja raudan kulutuksen, mikä heikentää käyttötehokkuutta. Jopa nykyään laajalti käytetty SPWM-sinimuotoinen pulssinleveystekniikka estää vain matalat harmoniset yliaallot ja vähentää moottorin sykkivää vääntömomenttia, mikä laajentaa moottorin vakaata toiminta-aluetta alhaisilla nopeuksilla. Ja korkeammat harmoniset yliaallot eivät ainoastaan laskeneet, vaan jopa lisääntyivät. Yleisesti ottaen verrattuna tehotaajuussinimuotoiseen virtalähteeseen hyötysuhde laskee 1–3 % ja tehokerroin pienenee 4–10 %, joten moottorin harmoninen häviö taajuusmuunnosvirtalähteen alla on suuri ongelma.
b) Syntyy sähkömagneettista värähtelyä ja kohinaa. Korkeamman asteen harmonisten sarjasta johtuen syntyy myös sähkömagneettista värähtelyä ja kohinaa. Tärinän ja kohinan vähentäminen on jo itsessään ongelma siniaaltomoottoreissa. Invertterillä syötetyn moottorin tapauksessa ongelma monimutkaistuu virtalähteen ei-sinimuotoisen luonteen vuoksi.
c) Alhaisilla nopeuksilla esiintyy matalataajuista sykkivää vääntömomenttia. Harmonisen magneettimotorisen voiman ja roottorin harmonisen virran synteesi johtaa vakioon harmoniseen sähkömagneettiseen vääntömomenttiin ja vaihtuvaan harmoniseen sähkömagneettiseen vääntömomenttiin. Vaihteleva harmoninen sähkömagneettinen vääntömomentti aiheuttaa moottorin sykkimistä, mikä vaikuttaa alhaisen nopeuden vakaaseen toimintaan. Vaikka SPWM-modulaatiotilaa käytettäisiin, verrattuna tehon taajuuden sinimuotoiseen virtalähteeseen, on silti tietty määrä matalan asteen harmonisia, jotka tuottavat sykkivää vääntömomenttia alhaisella nopeudella ja vaikuttavat moottorin vakaaseen toimintaan alhaisella nopeudella.
2. Tuota eristykseen impulssijännite ja aksiaalijännite (virta)
a) Ylijännitettä esiintyy. Kun moottori on käynnissä, käytetty jännite kerrostuu usein päällekkäin taajuusmuuntimen komponenttien kommutoinnin yhteydessä syntyvän ylijännitteen kanssa, ja joskus ylijännite on korkea, mikä johtaa toistuviin sähköiskuihin käämiin ja eristyksen vaurioitumiseen.
b) Aksiaalijännitteen ja -virran syntyminen. Akselijännitteen syntyminen johtuu pääasiassa magneettipiirin epätasapainosta ja sähköstaattisen induktion ilmiöstä, joka ei ole vakava tavallisissa moottoreissa, mutta on yleisempi muuttuvataajuisella virtalähteellä toimivissa moottoreissa. Jos akselijännite on liian korkea, akselin ja laakerin välisen öljykalvon voitelutila vaurioituu ja laakerin käyttöikä lyhenee.
c) Lämmönhukka vaikuttaa lämmönhukkavaikutukseen alhaisella nopeudella käytettäessä. Muuttuvataajuusmoottorin laajan nopeussäätöalueen vuoksi se käy usein alhaisella nopeudella ja matalalla taajuudella. Tällöin tavallisen moottorin käyttämän itsepuhallusjäähdytysmenetelmän tuottama jäähdytysilma ei ole riittävä, mikä heikentää lämmönhukkavaikutusta ja vaatii erillistä puhallinjäähdytystä.
Mekaaninen vaikutus on altis resonanssille, ja yleisesti ottaen mikä tahansa mekaaninen laite tuottaa resonanssi-ilmiötä. Vakiotehotaajuudella ja -nopeudella toimivan moottorin tulisi kuitenkin välttää resonanssia 50 Hz:n sähköisen taajuusvasteen mekaanisen ominaistaajuuden kanssa. Kun moottoria käytetään taajuusmuunnoksella, toimintataajuuden alue on laaja ja jokaisella komponentilla on oma ominaistaajuutensa, mikä on helppo saada resonoimaan tietyllä taajuudella.
Julkaisuaika: 25. helmikuuta 2025