Este artigo é sobre as características do motor inversor, o princípio de aplicação e controle do motor inversor, as características do projeto são destacadas e também a aplicação do motor inversor com inversor de frequência e motor comum são comparados.
Palavras-chave
tecnologia de controle de velocidade AC; inversor; velocidade variável contínua; nível de isolamento; controle de vetores; controle de torque direto, motor elétrico, motor VFD, fabricante
Introdução
Com o rápido desenvolvimento da eletrônica de potência e novos dispositivos semicondutores, a tecnologia de controle de velocidade CA foi continuamente aprimorada e aprimorada, e os inversores são amplamente usados em motores CA por sua boa forma de onda de saída e excelente relação preço-desempenho.
Por exemplo: siderúrgicas para laminação de grandes motores e motores de rolos médios e pequenos, ferrovias e transporte ferroviário urbano com motores de tração, motores de elevadores, motores de elevação para equipamentos de elevação de contêineres, bombas e ventiladores com motores, compressores, eletrodomésticos com motores, etc. têm usado motores CA de velocidade variável com inversores de frequência variável e obtiveram bons resultados.
O uso do motor de velocidade de frequência variável AC em vez do motor de velocidade DC tem vantagens significativas.
(1) simples e fácil de ajustar a velocidade, economizando energia.
(2) A estrutura do motor de indução CA é simples, tamanho pequeno, pequena inércia, baixo custo, fácil manutenção, durável.
3) Pode expandir a capacidade, realizar operação de alta velocidade e alta tensão.
4) Pode realizar partida suave e frenagem rápida.
5) Sem faíscas, à prova de explosão e forte adaptabilidade ambiental.
Nos últimos anos, o dispositivo de transmissão de controle de velocidade de conversão de frequência para 13% a 16% de taxa de crescimento anual e substituiu gradualmente a maior parte da tendência do dispositivo de transmissão de controle de velocidade DC.
Como o motor assíncrono comum que trabalha com frequência constante e fonte de alimentação de tensão tem grandes limitações quando aplicado ao sistema de controle de velocidade de frequência variável, por esse motivo, o motor elétrico CA de frequência variável especial projetado de acordo com o uso da ocasião e requisitos de uso foi desenvolvido.
Existem principalmente motores inversores para baixo ruído e baixa vibração, motores inversores com características de torque de baixa velocidade aprimoradas, motores inversores de alta velocidade, motores com geradores de medição de velocidade e motores inversores controlados por vetor.
As principais características e princípio de controle do motor de conversão de frequência
O motor especial de conversão de frequência tem as seguintes características.
(1) Projeto de elevação de temperatura de nível B, fabricação de isolamento de nível F.
Adotando material de isolamento de polímero e processo de fabricação de tinta por imersão a vácuo e estrutura de isolamento especial, a resistência à tensão de isolamento do enrolamento elétrico e a resistência mecânica são muito melhoradas, o que é capaz de operar em alta velocidade do motor e resistir ao impacto atual de alta frequência do inversor e danos de tensão no isolamento.
(2) alta qualidade de equilíbrio, nível de vibração R (nível de redução de vibração) precisão de processamento de peças mecânicas
The use of special high-precision bearings, can be high-speed operation in motor's speed.
(3) ventilação forçada e sistema de dissipação de calor, todos usando ventiladores axiais importados ultra-silenciosos, de alta vida, vento forte.
Para proteger o motor em qualquer velocidade, obter dissipação de calor eficaz, pode alcançar operação de longo prazo de alta ou baixa velocidade.
4）Comparado com o motor de conversão de frequência tradicional,
com uma gama mais ampla de regulação de velocidade e maior qualidade de design, pelo design de campo magnético especial, para suprimir ainda mais o campo magnético de alta harmônica, a fim de atender ao índice de design de ampla frequência, economia de energia e baixo ruído.
5) Com uma ampla gama de torque constante e características de regulação de velocidade de potência, regulação de velocidade suave, sem pulsação de torque.
Com todos os tipos de conversores de frequência, tem boa correspondência de parâmetros, com controle vetorial, pode realizar torque total de velocidade zero, torque alto de baixa frequência e controle de velocidade de alta precisão, controle de posição e controle de resposta dinâmica rápida.
(6) O motor especial de conversão de frequência pode ser equipado com freios e codificadores,
para obter estacionamento preciso e realizar controle de velocidade de alta precisão por meio de controle de velocidade de circuito fechado.
Adopting "reducer + inverter special motor + encoder + inverter" to realize precise control of ultra-low speed step less speed regulation.
(7) O motor inversor tem boa versatilidade,
seu tamanho de instalação está em conformidade com o padrão IEC e é intercambiável com motores de padrão geral.
A velocidade do motor assíncrono é proporcional à frequência quando a taxa de rotação não muda muito, portanto, alterar a frequência da fonte de alimentação pode alterar a velocidade do motor assíncrono.
Na regulação de frequência, espera-se que o fluxo principal permaneça constante.
Se o fluxo principal for maior que o fluxo em operação normal, o circuito magnético ficará supersaturado e a corrente de excitação aumentará e o fator de potência será reduzido.
Se o fluxo principal for menor que o fluxo em operação normal, o torque do motor será reduzido.
No início do século 21, o inversor usado adota principalmente o modo AC-DC (conversão de frequência VVVF ou conversão de frequência de controle vetorial), que primeiro converte a fonte de alimentação AC em energia DC através do retificador e, em seguida, converte a energia DC em frequência e tensão.
A fonte de alimentação CC é convertida em energia CC pelo retificador e, em seguida, em energia CA com frequência e tensão controladas para alimentar o motor trifásico.
O circuito do inversor geralmente consiste em quatro partes: retificador, link CC intermediário, inversor e controle.
O retificador é um retificador não controlado do tipo ponte trifásica, o inversor é um inversor tipo ponte trifásica IGBT com saída de forma de onda PWM e o link CC intermediário é para filtragem, armazenamento de energia CC e energia reativa de buffer.
VFD motor - Frequency conversion motor application
O motor de conversão de frequência tornou-se o programa de controle de velocidade principal, pode ser amplamente utilizado em todas as esferas da vida transmissão de velocidade variável contínua.
Especialmente com a aplicação cada vez mais difundida do inversor no campo de controle industrial, o uso do motor inversor está se expandindo cada vez mais, devido à superioridade do motor inversor no controle de frequência em comparação com o motor comum, onde o inversor é usado e o motor inversor.
Os benefícios sociais dos dispositivos inversores de alta tensão nacionalizados são significativos, principalmente economia de energia, economia de recursos e redução da poluição ambiental.
Elimine o choque de inicialização do motor CA e o impacto na rede elétrica e reduza a taxa de falha do motor elétrico e do equipamento.
Melhore a precisão do controle e o grau de automação.
Os benefícios econômicos do controle de velocidade de conversão de frequência são notáveis.
Para bombas e ventiladores centrífugos, o fluxo de fluido é proporcional ao lado primário da velocidade, o torque é proporcional ao lado secundário da velocidade e a potência é proporcional ao lado terciário da velocidade, a velocidade diminui e o consumo de energia do motor diminui em três direções, portanto, o efeito de economia de energia do controle de velocidade de conversão de frequência é muito significativo.
Se a vazão diminui, a velocidade de rotação diminui, a corrente diminui e o consumo de energia do motor diminui, teoricamente economizando energia.
Se o uso original de amortecedores, regulação da válvula, a taxa de fluxo diminui, a cabeça de pressão aumenta, a potência do motor diminui, de modo que a regulação da velocidade de frequência variável do que os amortecedores, economia de energia de regulação do tipo de válvula.
Além da economia de energia e eficiência, para diferentes cargas, existem alguns benefícios econômicos indiretos, principalmente o fator de potência pode ser melhorado, para obter partida suave, reduzir o torque de partida nos danos elétricos e mecânicos ao motor, suave, estável e alto controle de precisão.
Século 21, controle de velocidade de frequência variável tornou-se o programa de controle de velocidade mainstream, pode ser amplamente utilizado em todas as esferas da vida transmissão de velocidade variável contínua.
Características de projeto de motores de frequência variável
3.1 Projeto eletromagnético
Os principais parâmetros de desempenho considerados no projeto de motores assíncronos comuns são capacidade de sobrecarga, desempenho de partida, eficiência e fator de potência.
Já para o motor inversor, já que a taxa crítica de desligamento é inversamente proporcional à frequência da fonte de alimentação.
Ele pode ser iniciado diretamente quando a taxa crítica de redução estiver próxima de 1.
Therefore, the overload capacity and starting performance no longer need much consideration, and the key issue to be solved is how to improve the motor's adaptability to the non-sinusoidal power supply.
O projeto eletromagnético se concentra nos seguintes aspectos:
1) Reduza a resistência do estator e do rotor o máximo possível, reduzindo a resistência do estator pode reduzir o consumo de cobre fundamental para compensar o aumento do consumo de cobre causado por altos harmônicos.
2) Para suprimir os altos harmônicos na corrente, a indutância do motor CA precisa ser aumentada apropriadamente.
Mas a resistência ao vazamento do slot do rotor é maior e seu efeito de pele também é maior, e o consumo de cobre de altos harmônicos também é aumentado.
Portanto, o tamanho da reatância de fuga do motor deve levar em consideração a razoabilidade da correspondência de impedância em toda a faixa de velocidade.
3) O circuito magnético principal do motor do inversor é geralmente projetado para ser insaturado, um é considerar que harmônicos altos aprofundarão a saturação do circuito magnético e o outro é considerar que em baixa frequência, a tensão de saída do inversor deve ser aumentada adequadamente para melhorar o torque de saída.
3.2 Projeto de estrutura
O projeto da estrutura, principalmente também considera o impacto das características de energia não senoidal na estrutura de isolamento do motor do inversor, vibração, modo de resfriamento de ruído, etc., geralmente presta atenção aos seguintes problemas.
(1) nível de isolamento, geralmente nível F ou superior, para fortalecer o isolamento à força de isolamento de aterramento e linha, especialmente para considerar a capacidade do isolamento de suportar tensão de choque.
(2) A vibração e o ruído do motor, devemos considerar totalmente a rigidez dos componentes do motor e do todo, e tentar o nosso melhor para melhorar sua frequência inerente para evitar o fenômeno de ressonância com cada onda de força.
(3) Método de resfriamento: geralmente usa resfriamento por ventilação forçada, ou seja, o ventilador de resfriamento do motor principal é acionado por um motor independente.
(4) Medidas para evitar corrente no eixo, medidas de isolamento de rolamentos devem ser adotadas para motores com capacidade acima de 160KW.
Principalmente, é fácil produzir assimetria de circuito magnético, que também produzirá corrente de eixo.
Quando as correntes produzidas por outros componentes de alta frequência são combinadas, a corrente do eixo aumentará muito, o que levará a danos ao rolamento, portanto, medidas de isolamento devem ser tomadas em geral.
5）Para motores de frequência variável de potência constante, quando a velocidade exceder 3000/min, deve ser usada graxa especial com resistência a altas temperaturas para compensar o aumento de temperatura do rolamento.
A diferença entre o motor inversor e o motor comum
A maioria dos motores comuns domésticos só pode funcionar sob a condição de AC380V/50HZ, os motores comuns podem reduzir ou aumentar a frequência de uso.
Mas o alcance não pode ser muito grande, senão o motor esquenta ou até queima. Os motores inversores podem ser usados em qualquer velocidade dentro de sua faixa de velocidade e o motor não será danificado.
In general, frequency conversion induction motor with 100% rated load in the range of 10% to 100% rated speed continuous operation, the temperature rise will not exceed the motor's standard allowable value.
A maior parte da dissipação de calor dos motores comuns é do tipo auto-resfriamento a ar, e a dissipação de calor do motor depende da agitação dos dois impulsores na extremidade do motor.
Quando a velocidade do motor é baixa, a dissipação de calor do motor torna-se um problema.
Em comparação com os motores comuns, o preço dos motores inversores não é muito mais caro e as vantagens são óbvias.
Inverter motor adopts "special inverter induction motor + inverter" AC speed control method, so that the degree of mechanical automation and production efficiency is greatly improved, equipment miniaturization, increase comfort.
Acima de 3000 r/min, deve-se usar graxa especial com resistência a altas temperaturas para compensar o aumento de temperatura dos mancais.
Carga de torque secundário, quando a velocidade é reduzida, o torque também é reduzido e a geração de calor também é reduzida, adequado para a seleção do motor comum para conversão de frequência, na velocidade real não é inferior a 40% da velocidade síncrona a ser usada.
Outras cargas, quando operando em velocidade síncrona de 60% e acima, usam motores comuns.
Ao operar em velocidade síncrona de 25%-60%, use motor assíncrono trifásico tipo gaiola de inversor de refrigeração forçada externa, ou seja, motor especial para conversão de frequência.
Quando a velocidade estiver abaixo de 25% da velocidade síncrona, use o motor de resfriamento completamente forçado. Ou seja, motor especial vector.
A velocidade controlada por diferentes métodos de controle de conversão de frequência é diferente.
A faixa de velocidade controlada pelo método de controle U/F é de 150-1470m/min; a faixa de velocidade controlada por controle vetorial sem sensor de velocidade e controle de torque direto é de 60-1500m/min; a faixa de velocidade controlada por controle vetorial com sensor de velocidade e controle de torque direto, a faixa de velocidade de controle é de 5-1500m/min e a estabilidade da operação a 5m/min não é muito boa.
Depois de adotar o conversor de frequência, o motor pode ser iniciado em frequência e tensão muito baixas sem corrente de partida e pode usar vários métodos de frenagem fornecidos pelo conversor de frequência para frenagem rápida,
o que cria condições para partidas e frenagens frequentes, assim o sistema mecânico e o sistema eletromagnético do motor estão sob a ação da força alternada cíclica,
que traz fadiga e problemas de envelhecimento acelerado para a estrutura mecânica e estrutura de isolamento.
A tecnologia FM requer três aspectos principais do motor: nível de isolamento, resfriamento forçado e mancais do rotor.
Se a velocidade for regulada para cima além da frequência fundamental, a resistência mecânica da estrutura do motor também é considerada.
Conclusão
A eficiência e o aumento de temperatura do motor serão cerca de 10% maiores no inversor, e o aumento de temperatura será cerca de 20% menor, especialmente na região de baixa frequência de controle vetorial ou controle de torque direto.
O motor inversor é melhor do que o motor comum para as ocasiões que precisam de partidas frequentes, regulagem de velocidade e frenagem.
Em termos de ruído eletromagnético e vibração, os motores inversores apresentam menor ruído e menos vibração eletromagnética do que os motores comuns quando acionados por inversor.
Como o motor inversor é projetado para acionamento inversor, ele pode suportar mudanças de tensão maiores e a resistência do isolamento do motor inversor é maior.
Especialmente no modo de controle DTC, é um ótimo teste para a resistência do isolamento do motor.
A principal diferença, o motor inversor tem dissipação de calor extra (ventilação forçada com ventiladores axiais separados).
A dissipação de calor em baixa frequência, frenagem CC e algumas aplicações especiais é muito melhor do que os motores assíncronos CA normais.
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