LA DIFFERENZA TRA UN MOTORE REGOLARE E UN MOTORE A FREQUENZA VARIABILE
Esistono differenze significative tra i motori ordinari e i motori a frequenza variabile sotto diversi aspetti, che si riflettono principalmente in quanto segue:
1.Differenza di prezzo: questo è evidente a tutti. I motori a frequenza variabile sono circa il 50% più costosi. Hanno una maggiore capacità di adattarsi alle variazioni di frequenza, mentre i normali motori possono funzionare solo a frequenza fissa. Al di sotto di 35 Hz o al di sopra di 60 Hz, i normali motori potrebbero bruciarsi. I motori a frequenza variabile presentano una maggiore variabilità e gestiscono carichi di lavoro più pesanti, richiedendo progetti più complessi e materiali con prestazioni più elevate-, il che si traduce generalmente in un prezzo più elevato. I motori ordinari sono relativamente più economici.
2. Sistemi di raffreddamento: la ventola di raffreddamento di un normale motore è collegata all'albero motore e fa affidamento sulla rotazione del motore per azionare la ventola. Pertanto, a basse velocità, una capacità di raffreddamento insufficiente può portare a surriscaldamento e esaurimento. In un motore convenzionale, la ventola e il motore sono collegati coassialmente. Più velocemente gira il motore, più velocemente gira la ventola; al contrario, più lentamente gira il motore, più lentamente gira la ventola. Questo perché a basse frequenze e basse velocità la ventola non può fornire un flusso d'aria sufficiente, con conseguente surriscaldamento del motore. In un motore a frequenza variabile, al diminuire della velocità, il flusso d'aria di raffreddamento diminuisce proporzionalmente al cubo della velocità, determinando una dissipazione del calore insufficiente e un rapido aumento della temperatura, rendendo difficile ottenere una coppia costante. I motori a frequenza variabile, d'altra parte, sono dotati di ventole di raffreddamento indipendenti e sono azionati da motori indipendenti, fornendo un flusso d'aria ampio e costante e risolvendo efficacemente il problema della dissipazione del calore.
3. Diverse classi di isolamento: i motori convenzionali utilizzano generalmente un isolamento di Classe B, che può resistere a temperature relativamente basse e a picchi di corrente. I motori a frequenza variabile, tuttavia, devono funzionare a frequenze più elevate e su un intervallo di velocità più ampio. La frequenza massima che un motore a frequenza variabile può raggiungere è di circa 100 Hz o anche superiore. Pertanto, subiscono picchi di corrente significativi, che richiedono un isolamento di Classe F o materiali isolanti ancora più elevati per resistere ai danni causati da correnti e tensioni ad alta-frequenza.
4. I convertitori di frequenza generano armoniche di frequenze diverse durante il funzionamento. La tensione e la corrente fanno sì che il motore funzioni in condizioni di tensione e corrente non-sinusoidali. Queste armoniche di ordine-superiore aumentano le perdite dello statore, le perdite del rotore, le perdite del ferro e perdite aggiuntive. L'aumento più significativo riguarda le perdite di rame del rotore. Queste perdite aumentano la generazione di calore del motore, riducono l'efficienza e diminuiscono la potenza in uscita. Mentre l'aumento di temperatura di un motore convenzionale è generalmente più elevato, la frequenza portante di un convertitore di frequenza, che varia da diverse migliaia a decine di kilohertz, costringe gli avvolgimenti dello statore del motore a sopportare un tasso di aumento di tensione molto elevato, equivalente all'applicazione di una sovratensione molto ripida al motore. Utilizzando materiali comuni, l'aumento di temperatura di un motore convenzionale viene generalmente aumentato dal 10% al 20% e l'isolamento tra le spire del motore è sottoposto a test più severi. Pertanto, è fondamentale rafforzare l'isolamento del motore verso terra e l'isolamento inter-spira, soprattutto considerando la capacità del materiale isolante di resistere alle sovratensioni.
5. Diverse capacità di carico elettromagnetico, lamiere di acciaio al silicio e materiali di avvolgimento: i motori comuni tendono alla saturazione del circuito magnetico durante il funzionamento, limitando le loro prestazioni durante il funzionamento a frequenza variabile. I motori a frequenza variabile, aumentando il carico elettromagnetico, utilizzando più lamiere di acciaio al silicio e impiegando lamiere e avvolgimenti di acciaio al silicio più sottili e di qualità superiore-, prevengono la saturazione del circuito magnetico, consentendo loro di fornire una coppia elevata a basse velocità e migliorando le prestazioni e l'efficienza del motore.
6. Il rumore elettromagnetico armonico è diverso dalle vibrazioni: quando i normali motori sono alimentati da convertitori di frequenza, le vibrazioni e il rumore causati da fattori elettromagnetici, meccanici e di ventilazione diventano più complessi. Le armoniche nell'alimentazione del convertitore di frequenza interferiscono con le armoniche intrinseche dei componenti elettromagnetici del motore, creando varie forze di eccitazione elettromagnetiche e aumentando il rumore. Poiché i motori hanno un'ampia gamma di frequenze operative e un ampio intervallo di variazione della velocità, è difficile per le frequenze delle varie onde di forza elettromagnetica evitare le frequenze di vibrazione intrinseche dei componenti strutturali del motore. Quando la frequenza di alimentazione è bassa, le perdite causate da armoniche più elevate nell'alimentazione sono maggiori.
7. Struttura meccanica:** i motori a frequenza variabile (VFD) hanno cuscinetti più resistenti, che consentono loro di adattarsi a una gamma più ampia di applicazioni, mentre i motori normali hanno cuscinetti relativamente più deboli. I motori VFD hanno requisiti più elevati per il controllo delle vibrazioni e del rumore. È necessario considerare attentamente la rigidità dei componenti del motore e della struttura complessiva e massimizzare la frequenza naturale per evitare risonanza con varie onde magnetiche. Per i motori con una capacità superiore a 160 kW, i motori VFD dovrebbero adottare misure di isolamento dei cuscinetti. Ciò è dovuto principalmente al fatto che l'asimmetria del circuito magnetico genera corrente d'albero che, se combinata con la corrente generata da componenti ad alta-frequenza, aumenta significativamente la corrente d'albero, causando danni ai cuscinetti. Pertanto sono generalmente necessarie misure di isolamento. Per i motori VFD a potenza costante con velocità superiori a 3000 giri/min, è necessario utilizzare-grasso speciale resistente alle alte temperature per compensare l'aumento di temperatura nei cuscinetti.
8. Prestazioni di regolazione della velocità: i motori ordinari hanno una velocità fissa, che richiede apparecchiature di regolazione esterne per modificarla. La velocità dei normali motori è fissata dalla frequenza di rete. I motori VFD, d'altro canto, possono ottenere cambi di velocità fluidi su un intervallo di velocità più ampio, soddisfacendo le esigenze di diverse condizioni operative e possiedono funzioni di avvio morbido- e frenata rapida. I motori VFD supportano la regolazione continua della velocità dallo 0 al 100%. Prestazioni di regolazione della velocità: i motori ordinari hanno una velocità fissa, che richiede apparecchiature di regolazione esterne per modificare la velocità. La velocità dei motori ordinari è fissata dalla frequenza di rete, mentre i motori VFD possono ottenere cambi di velocità graduali su un intervallo più ampio, soddisfacendo le esigenze di diverse condizioni operative e dispongono di funzioni di avvio morbido-e di frenata rapida. I motori VFD supportano la regolazione continua della velocità dallo 0 al 100%.
9. Stabilità operativa: i normali motori azionati da convertitori di frequenza soffrono di gravi interferenze di rampa. I motori del convertitore di frequenza riducono il rumore e le differenze di tensione in uscita attraverso il design ottimizzato della batteria. Utilizzano inoltre cuscinetti speciali e materiali anti-invecchiamento, che ne prolungano la durata del 50% rispetto ai motori normali.
10. Applicazioni diverse: i motori ordinari sono adatti per applicazioni che richiedono stabilità ad alta velocità, basso spunto di corrente di avviamento e facile manutenzione, come ventilatori e pompe. I motori con convertitore di frequenza, invece, vengono utilizzati in applicazioni che richiedono controllo ad alta velocità, elevata efficienza operativa e risparmio energetico, come macchine utensili CNC, ascensori, macchinari tessili e compressori.
