Czy przetwornica częstotliwości ma jakiś wpływ na silnik?

Zwykłe silniki asynchroniczne są zaprojektowane na stałą częstotliwość i stałe napięcie i nie mogą w pełni spełnić wymagań regulacji prędkości ze zmienną częstotliwością. Poniżej przedstawiono wpływ przetwornic częstotliwości na silniki:
1. Sprawność i przyrost temperatury silników elektrycznych
Niezależnie od formy przetwornicy częstotliwości, podczas pracy generuje ona napięcie i prąd o różnym stopniu harmonicznych, co powoduje, że silnik pracuje przy napięciu i prądzie niesinusoidalnym. Według informacji obecnie
Biorąc za przykład powszechnie używany przemiennik częstotliwości PWM z falą sinusoidalną, jego harmoniczne niskiego rzędu wynoszą w zasadzie zero, a pozostałe składowe harmoniczne wyższego rzędu, które są około dwukrotnie większe od częstotliwości nośnej, wynoszą 2u+1 (u jest współczynnikiem modulacji) .
Harmoniczne wyższego rzędu mogą powodować wzrost strat miedzi w stojanie, strat miedzi (aluminium) w wirniku, strat w żelazie i dodatkowych strat w silnikach elektrycznych, przy czym najbardziej znaczącą są straty miedzi (aluminium) w wirniku. Ponieważ silniki asynchroniczne obracają się z prędkością synchroniczną bliską częstotliwości podstawowej, wysokie napięcia harmoniczne przecinające pręty wirnika z dużym poślizgiem spowodują znaczne straty w wirniku. Ponadto należy wziąć pod uwagę dodatkowe zużycie miedzi spowodowane efektem naskórkowym. Straty te spowodują, że silnik będzie generował dodatkowe ciepło, zmniejszy wydajność i zmniejszy moc wyjściową. Jeśli zwykły trójfazowy silnik asynchroniczny pracuje w niesinusoidalnych warunkach zasilania wyprowadzanego przez przetwornicę częstotliwości, jego temperatura wzrośnie zazwyczaj o 10% -20%.
2. Zagadnienie wytrzymałości izolacji silnika elektrycznego
Obecnie wiele małych i średnich przetwornic częstotliwości wykorzystuje metodę sterowania PWM. Jego częstotliwość nośna wynosi od kilku tysięcy do kilkunastu kiloherców i rośnie, co jest równoznaczne z przyłożeniem do silnika stromego napięcia impulsowego, powodującego, że izolacja międzyzwojowa silnika wytrzymuje ostre 4-6-krotne napięcie. Nałożony na napięcie robocze silnika stwarza zagrożenie dla izolacji uziemienia silnika. Oprócz wysokiego napięcia, jakie musi wytrzymać uzwojenie stojana silnika pod wpływem powtarzających się uderzeń wysokiego napięcia, prostokątny impuls przerywacza generowany przez przetwornicę częstotliwości PWM przyspiesza starzenie
3. Harmoniczny hałas i wibracje elektromagnetyczne
Kiedy zwykłe silniki asynchroniczne są zasilane przez przetwornice częstotliwości, wibracje i hałas powodowane przez czynniki elektromagnetyczne, mechaniczne, wentylacyjne i inne stają się bardziej złożone. Różne harmoniczne czasowe zawarte w zasilaczu o zmiennej częstotliwości zakłócają nieodłączne harmoniczne przestrzenne części elektromagnetycznej silnika, tworząc różne siły wzbudzenia elektromagnetycznego. Gdy częstotliwość fal elektromagnetycznych jest stała lub zbliżona do częstotliwości drgań własnych korpusu silnika, wystąpi zjawisko rezonansu, zwiększając w ten sposób hałas. Ze względu na szeroki zakres częstotliwości roboczych i duży zakres zmian prędkości silników elektrycznych, częstotliwości różnych fal elektromagnetycznych mają trudności z uniknięciem częstotliwości drgań własnych różnych elementów silnika elektrycznego.
4. Przystosowanie silników elektrycznych do częstego rozruchu i hamowania
Dzięki zastosowaniu do zasilania przetwornicy częstotliwości silnik elektryczny można uruchomić przy bardzo niskich częstotliwościach i napięciach bez prądu udarowego, a różne metody hamowania, jakie zapewnia przetwornica częstotliwości, można wykorzystać do szybkiego hamowania, stwarzając warunki do częstego rozruchu i hamowanie. Dlatego układy mechaniczne i elektromagnetyczne silnika elektrycznego poddawane są cyklicznym siłom przemiennym, które powodują zmęczenie i przyspieszone starzenie się konstrukcji mechanicznych i izolacyjnych.