Os motores são amplamente utilizados. Antes de não haver conversor de frequência, usávamos os motores com maior frequência de potência.

I. Os motores assíncronos comuns são projetados de acordo com frequência e tensão constantes, e é impossível atender totalmente aos requisitos de conversão de frequência e regulação de velocidade. A seguir está a influência do conversor de frequência no motor:

1. Eficiência e aumento de temperatura do motor. Independentemente do tipo de conversor de frequência, diferentes níveis de tensão e corrente harmônicas são gerados durante a operação, fazendo com que o motor opere com tensão e corrente não sinusoidais. De acordo com informações, tomando como exemplo o inversor PWM de onda senoidal comumente utilizado, suas harmônicas de baixa ordem são praticamente nulas, e os componentes harmônicos de alta ordem restantes, que são cerca de duas vezes maiores que a frequência da portadora, são de 2u+1 (onde u é a taxa de modulação). Harmônicas de ordem superior causam um aumento nas perdas no estator do motor (cobre), no rotor (ou alumínio), no ferro e em outras perdas adicionais, sendo a mais significativa a perda no rotor (ou alumínio). Como o motor assíncrono gira em uma velocidade síncrona próxima à frequência fundamental, a tensão harmônica de alta ordem corta as barras do rotor com um grande escorregamento, o que causa uma grande perda no rotor. Além disso, é necessário considerar a perda adicional no cobre devido ao efeito pelicular. Essas perdas fazem com que o motor gere calor extra, reduzindo a eficiência e a potência de saída. Se um motor assíncrono trifásico comum for operado sob condições de saída de energia não senoidal por um conversor de frequência, seu aumento de temperatura geralmente será de 10% a 20%.

2. A resistência do isolamento do motor. Atualmente, muitos inversores de pequeno e médio porte utilizam controle PWM. Sua frequência portadora varia de alguns milhares a mais de dez quilohertz, o que faz com que o enrolamento do estator do motor suporte uma alta taxa de elevação de tensão, equivalente à aplicação de uma tensão de impulso abrupta ao motor, submetendo o isolamento entre espiras a testes mais severos. Além disso, a tensão de impulso retangular gerada pelo inversor PWM se sobrepõe à tensão de operação do motor, o que representa uma ameaça ao isolamento de aterramento do motor, acelerando seu envelhecimento sob impactos repetidos de alta tensão.

3. Ruído eletromagnético harmônico e vibração. 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 temporais presentes na fonte de alimentação de frequência variável interferem com os harmônicos espaciais inerentes à parte eletromagnética do motor, formando diversas forças de excitação eletromagnética. Quando a frequência da onda de força eletromagnética é igual ou próxima à frequência de vibração natural do corpo do motor, ocorre um fenômeno de ressonância, aumentando o ruído. Devido à ampla faixa de frequência de operação do motor e à grande variação de velocidade, é difícil que a frequência das diversas ondas de força eletromagnética evite a frequência de vibração natural de cada componente do motor.

4. Adaptabilidade do motor a partidas e frenagens frequentes. Como o motor é alimentado por um conversor de frequência, ele pode ser ligado em uma frequência e tensão muito baixas, sem corrente de pico, e pode ser freado rapidamente utilizando os diversos métodos de frenagem fornecidos pelo conversor de frequência. Isso cria condições para partidas e frenagens frequentes, submetendo os sistemas mecânico e eletromagnético do motor à ação de forças alternadas cíclicas. Essas forças causam fadiga e envelhecimento acelerado na estrutura mecânica e na estrutura de isolamento.

5. Problema de refrigeração em baixa velocidade. Primeiramente, a impedância do motor assíncrono não é ideal. Quando a frequência da rede elétrica é baixa, a perda causada por harmônicos de alta ordem na fonte de alimentação é relativamente grande. Em segundo lugar, quando a velocidade dos motores assíncronos comuns diminui, o volume de ar de refrigeração diminui proporcionalmente ao cubo da velocidade, resultando na deterioração das condições de refrigeração do motor em baixas velocidades, um aumento acentuado na temperatura e dificuldade em obter um torque constante.

II. TAs características do motor de conversão de frequência

1. Projeto eletromagnético. Para motores assíncronos comuns, os principais parâmetros de desempenho considerados no redesenho são a capacidade de sobrecarga, o desempenho de partida, a eficiência e o fator de potência. Já para motores de conversão de frequência, como o escorregamento crítico é inversamente proporcional à frequência da fonte de alimentação, ele pode ser acionado diretamente quando o escorregamento crítico estiver próximo de 1. Portanto, a capacidade de sobrecarga e o desempenho de partida não precisam ser considerados com tanta atenção, mas o principal problema a ser resolvido é como melhorar a resposta do motor à fonte de alimentação. Adaptabilidade a fontes de alimentação não senoidais. O método geralmente é o seguinte:

1) Reduza ao máximo a resistência do estator e do rotor. A redução da resistência do estator pode diminuir as perdas fundamentais no cobre, compensando o aumento dessas perdas causado pelos harmônicos de alta ordem.

2) Para suprimir os harmônicos superiores na corrente, é necessário aumentar adequadamente a indutância do motor. No entanto, a reatância de dispersão da ranhura do rotor é grande, o efeito pelicular também é grande e as perdas no cobre devido aos harmônicos de alta ordem aumentam. Portanto, o dimensionamento da reatância de dispersão do motor deve levar em consideração a racionalidade da adaptação de impedância em toda a faixa de velocidade.

3) O circuito magnético principal do motor de frequência variável é geralmente projetado para operar em estado não saturado. Uma das razões é considerar que os harmônicos de alta ordem podem agravar a saturação do circuito magnético. Outra é considerar que, em baixas frequências, a tensão de saída do conversor de frequência deve ser aumentada adequadamente para incrementar o torque de saída.

2. Projeto estrutural. Ao projetar a estrutura, considera-se principalmente a influência das características de potência não sinusoidal na estrutura de isolamento, vibração e métodos de resfriamento de ruído do motor de frequência variável. De modo geral, deve-se atentar para os seguintes aspectos:

1) Grau de isolamento , geralmente grau F ou superior, para reforçar o isolamento do solo e a resistência do isolamento das espiras, especialmente a capacidade do isolamento de suportar a tensão de impacto.

2) Em relação à vibração e ao ruído do motor , é necessário considerar plenamente a rigidez dos componentes do motor e do conjunto, e tentar aumentar sua frequência natural para evitar a ressonância com cada onda de força.

3) Método de resfriamento: Geralmente, utiliza-se ventilação forçada para o resfriamento, ou seja, o ventilador de resfriamento do motor principal é acionado por um motor independente.

4) Para prevenir correntes no eixo , medidas de isolamento dos mancais devem ser adotadas em motores com potência superior a 160 kW. A principal razão é a facilidade com que ocorrem assimetrias no circuito magnético e correntes axiais. Quando as correntes geradas por outros componentes de alta frequência atuam em conjunto, a corrente axial aumenta consideravelmente, podendo danificar os mancais. Por isso, medidas de isolamento são geralmente adotadas.

5) Para motores de frequência variável com potência constante, quando a velocidade exceder 3000 rpm, deve-se utilizar graxa especial com alta resistência à temperatura para compensar o aumento da temperatura do rolamento. O motor de frequência variável pode operar por longos períodos na faixa de 0.1 Hz a 130 Hz; o motor convencional pode operar na faixa de 20 a 65 Hz para 2 polos e na faixa de 25 a 75 Hz para 4 polos. O motor de 6 polos é indicado para operação contínua na faixa de 30 a 85 Hz, e o de 8 polos, para operação contínua na faixa de 35 a 100 Hz.

Seleção de motores: 

Primeiramente, a potência do motor deve ser selecionada de acordo com a potência média e a potência máxima exigida pela carga quando esta está em movimento, convertida para o lado do eixo do motor (pode haver redutor, polia e outros dispositivos de redução) , e a capacidade de sobrecarga do motor também deve ser considerada. O fabricante do motor pode fornecer a curva característica de torque do motor, e as características do motor mudarão em diferentes temperaturas. A propósito: A ordem de seleção é, obviamente, selecionar primeiro o motor e depois selecionar o conversor de frequência de acordo com o motor, porque o objetivo final do controle não é o conversor de frequência ou o motor, mas a carga mecânica.