الفرق بين المحركات العادية غير المتزامنة والمحركات ذات التردد المتغير

1, تم تصميم المحركات العادية غير المتزامنة بتردد وجهد ثابتين، ولا يمكنها تلبية متطلبات تنظيم سرعة التردد المتغير بشكل كامل. فيما يلي تأثير محولات التردد على المحركات.

1. كفاءة وارتفاع درجة حرارة المحركات الكهربائية
بغض النظر عن شكل محول التردد، فإنه يولد درجات متفاوتة من الجهد والتيار التوافقي أثناء التشغيل، مما يجعل المحرك يعمل تحت جهد وتيار غير جيبي. رفض تقديم المعلومات، مع أخذ محول تردد الموجة الجيبية PWM شائع الاستخدام كمثال، فإن توافقياته ذات الرتبة المنخفضة هي في الأساس صفر، والمكونات التوافقية ذات الرتبة العالية المتبقية والتي تبلغ حوالي ضعف تردد الموجة الحاملة هي 2u+1 (u هو نسبة التعديل).
التوافقيات عالية الترتيب يمكن أن تسبب زيادة في فقدان النحاس الثابت، وفقدان النحاس الدوار (الألومنيوم)، وفقدان الحديد، وفقدان إضافي للمحركات الكهربائية، وأهمها هو فقدان النحاس الدوار (الألومنيوم). نظرًا لأن المحركات غير المتزامنة تدور بسرعات متزامنة قريبة من التردد الأساسي، فإن الجهود التوافقية عالية الترتيب يمكن أن تسبب خسائر كبيرة في الجزء الدوار عند قطع قضبان الدوار بانزلاق كبير. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري أيضًا مراعاة استهلاك النحاس الإضافي الناتج عن تأثير الجلد. ستؤدي هذه الخسائر إلى توليد حرارة إضافية للمحرك وتقليل الكفاءة وإنتاج الطاقة. على سبيل المثال، إذا تم تشغيل محرك غير متزامن عادي ثلاثي الطور على مصدر طاقة غير جيبي بواسطة محول تردد، فإن ارتفاع درجة حرارته يزيد بشكل عام بنسبة 10% -20%.

2. مسألة قوة عزل المحركات الكهربائية
في الوقت الحاضر، العديد من محولات التردد الصغيرة والمتوسطة الحجم تعتمد طريقة التحكم PWM. يبلغ تردد الموجة الحاملة حوالي عدة آلاف إلى عشرات الكيلو هرتز، الأمر الذي يتطلب أن يتحمل ملف الجزء الثابت للمحرك معدل ارتفاع الجهد العالي، أي ما يعادل تطبيق جهد نبضي حاد على المحرك، مما يجعل العزل المتداخل للمحرك يتحمل أكثر اختبار شديد. بالإضافة إلى ذلك، يشكل جهد نبض التقطيع المستطيل الناتج عن محولات تردد PWM المتراكبة على جهد تشغيل المحرك تهديدًا للعزل الأرضي للمحرك، وسيعمل العزل الأرضي على تسريع عملية التقادم في ظل تأثيرات الجهد العالي المتكررة.

3. الضوضاء والاهتزازات الكهرومغناطيسية التوافقية
عندما يتم تشغيل محرك غير متزامن عادي بواسطة محول التردد، فإنه سيجعل الاهتزاز والضوضاء الناجمة عن العوامل الكهرومغناطيسية والميكانيكية والتهوية وعوامل أخرى أكثر تعقيدًا. تتداخل التوافقيات الزمنية المختلفة الموجودة في مصدر الطاقة المتغير التردد مع التوافقيات المكانية المتأصلة للجزء الكهرومغناطيسي من المحرك، مما يشكل قوى إثارة كهرومغناطيسية مختلفة. عندما يكون تردد موجات القوة الكهرومغناطيسية متسقًا أو قريبًا من تردد الاهتزاز الطبيعي لجسم المحرك، تحدث ظاهرة الرنين، وبالتالي زيادة الضوضاء. نظرًا لنطاق تردد التشغيل الواسع ونطاق تباين السرعة الكبير للمحركات الكهربائية، فمن الصعب على ترددات الموجات الكهرومغناطيسية المختلفة تجنب ترددات الاهتزاز الطبيعي للمكونات المختلفة للمحرك.

4. قدرة المحركات الكهربائية على التكيف مع التشغيل والكبح المتكرر
نظرًا لاستخدام محول التردد لإمدادات الطاقة، يمكن للمحرك أن يبدأ بتردد وجهد منخفض جدًا دون تيار نبضي، ويمكن استخدام طرق الكبح المختلفة التي يوفرها محول التردد للفرملة السريعة، مما يخلق الظروف لبدء التشغيل والكبح بشكل متكرر . ولذلك، فإن الأنظمة الميكانيكية والكهرومغناطيسية للمحرك تتعرض لقوى متناوبة دورية، مما يؤدي إلى مشاكل التعب والشيخوخة المتسارعة للهياكل الميكانيكية والعزل.

5. مشاكل التبريد عند السرعات المنخفضة
أولاً، مقاومة المحركات غير المتزامنة ليست مثالية، وعندما يكون تردد مصدر الطاقة منخفضًا، تكون الخسائر الناجمة عن التوافقيات ذات الترتيب الأعلى في مصدر الطاقة أكبر. ثانيًا، عندما تنخفض سرعة محرك عادي غير متزامن مرة أخرى، ينخفض ​​حجم هواء التبريد بشكل متناسب مع القوة المكعبة للسرعة، مما يؤدي إلى تدهور حالة التبريد منخفض السرعة للمحرك، وزيادة حادة في ارتفاع درجة الحرارة، و صعوبة في تحقيق عزم دوران ثابت.

2, خصائص المحركات ذات التردد المتغير

1. التصميم الكهرومغناطيسي
بالنسبة للمحركات غير المتزامنة العادية، فإن معلمات الأداء الرئيسية التي يتم أخذها في الاعتبار عند التصميم هي سعة التحميل الزائد، وأداء البدء، والكفاءة، وعامل الطاقة. أما بالنسبة للمحركات ذات التردد المتغير، نظرًا لأن معدل الانزلاق الحرج يتناسب عكسيًا مع تردد الطاقة، فيمكن تشغيلها مباشرة عندما يقترب معدل الانزلاق الحرج من 1. لذلك، لم تعد هناك حاجة إلى أخذ قدرة التحميل الزائد وأداء البدء في الاعتبار كثيرًا. المشكلة الرئيسية التي يتعين حلها هي كيفية تحسين قدرة المحرك على التكيف مع مصادر الطاقة غير الجيبية. النهج العام هو كما يلي: 1) تقليل مقاومة الجزء الثابت والدوار قدر الإمكان.
يمكن أن يؤدي تقليل مقاومة الجزء الثابت إلى تقليل فقدان النحاس الأساسي للتعويض عن الزيادة في فقدان النحاس الناتج عن التوافقيات عالية الترتيب
2) لقمع التوافقيات عالية الترتيب في التيار، من الضروري زيادة محاثة المحرك بشكل مناسب. لكن فتحة الدوار لديها مقاومة تسرب أكبر وتأثيرها الجلدي كبير أيضًا، كما يتم زيادة فقدان النحاس للتوافقيات عالية الترتيب. ولذلك، فإن حجم مفاعلة تسرب المحرك يجب أن يأخذ في الاعتبار عقلانية مطابقة المعاوقة عبر نطاق السرعة بأكمله.
3) تم تصميم الدائرة المغناطيسية الرئيسية للمحرك متغير التردد بشكل عام لتكون في حالة غير مشبعة. الأول هو اعتبار أن التوافقيات الأعلى سوف تعمق تشبع الدائرة المغناطيسية، والآخر هو النظر في زيادة جهد الخرج لمحول التردد بشكل مناسب لزيادة عزم الدوران الناتج عند الترددات المنخفضة.
2. التصميم الهيكلي
عند تصميم الهيكل، يكون الاعتبار الرئيسي أيضًا هو تأثير خصائص مصدر الطاقة غير الجيبية على هيكل العزل، والاهتزاز، وطريقة تبريد الضوضاء، والجوانب الأخرى للمحرك ذو التردد المتغير. وبشكل عام، ينبغي ملاحظة المسائل التالية:
1) مستوى العزل بشكل عام هو مستوى F أو أعلى، ويجب تعزيز قوة العزل الأرضي وعزل الأسلاك، خاصة مع الأخذ في الاعتبار قدرة العزل على تحمل الجهد النبضي.
2) بالنسبة لقضايا الاهتزاز والضوضاء للمحرك، ينبغي إيلاء الاعتبار الكامل لصلابة مكونات المحرك والهيكل العام، وينبغي بذل الجهود لزيادة تردده الطبيعي لتجنب الرنين مع موجات القوة المختلفة.
3) طريقة التبريد: بشكل عام، يتم استخدام التبريد بالتهوية القسرية، أي أن مروحة تبريد المحرك الرئيسي يتم تشغيلها بواسطة محرك مستقل.
4) لمنع تيار العمود، يجب اعتماد إجراءات عزل المحامل للمحركات ذات القدرة التي تتجاوز 160KW. بشكل رئيسي، فهو عرضة لعدم تناسق الدائرة المغناطيسية ويولد أيضًا تيارًا للعمود. عندما تتحد التيارات الناتجة عن المكونات الأخرى عالية التردد، فإن تيار العمود سيزداد بشكل كبير، مما يؤدي إلى تلف المحمل. ولذلك، ينبغي عموما اتخاذ تدابير العزل.
5) بالنسبة للمحركات ذات التردد المتغير ذات الطاقة الثابتة، عندما تتجاوز السرعة 3000/دقيقة، يجب استخدام شحم تشحيم خاص مقاوم لدرجة الحرارة العالية للتعويض عن ارتفاع درجة حرارة المحامل.

محرك متزامن:
1، الميزات:
1. معامل القدرة متقدم، ويقدر بشكل عام بـ 0.9، مما يفيد في تحسين معامل القدرة لشبكة الكهرباء وزيادة سعتها.
2. استقرار التشغيل مرتفع. عندما ينخفض ​​جهد الشبكة فجأة إلى 80% من القيمة المقدرة، يمكن لنظام الإثارة بشكل عام ضبط وتنفيذ الإثارة القسرية لضمان التشغيل المستقر للمحرك.
3. سعة التحميل الزائد أكبر من قدرة المحرك غير المتزامن المقابل.
4. كفاءة تشغيل عالية، خاصة للمحركات غير المتزامنة ذات السرعة المنخفضة.

2، طريقة البداية
1. طريقة البدء غير المتزامن، في معظم المحركات المتزامنة، يتم تثبيت ملف بدء مشابه لملف القفص للمحركات غير المتزامنة على الدوار. يتم توصيل دائرة إعادة الإثارة على التوالي بمقاومة إضافية تبلغ حوالي 10 أضعاف قيمة مقاومة ملف الإثارة لتكوين دائرة مغلقة. يتم توصيل الجزء الثابت للمحرك المتزامن مباشرة بشبكة الطاقة ويبدأ كمحرك غير متزامن. عندما تصل السرعة إلى السرعة المتزامنة الفرعية (95%)، يتم قطع المقاومة الإضافية.
2. لن يتم تكرار بدء التردد المتغير، بدءًا من محول التردد.

3، التطبيق
أولئك الذين عملوا كفنيين موفرين للطاقة في حقول النفط يعلمون أنه نظرًا لعزم الدوران العالي المطلوب لمحرك وحدة ضخ الزيت، فإن المهندسين عادةً ما يصممون المحرك ليكون كبيرًا جدًا، مما يؤدي إلى ظاهرة "حصان كبير يجر سيارة صغيرة" ". على سبيل المثال، بعد ضبط كتلة التوازن لمحرك وحدة ضخ الزيت بقدرة 55KW، فإن الطاقة النشطة الفعلية عادة ما تكون حوالي عشرة كيلووات، وأحيانًا صغيرة. لقد قمت بمثل هذا التحول من قبل، حيث قمت بتغيير المحرك غير المتزامن بقدرة 55 كيلو وات لوحدة الضخ إلى محرك متزامن بقدرة 22 كيلو وات، ثم استخدام محول التردد للتحكم. بالطبع، يمكن أيضًا التحكم فيه تلقائيًا استنادًا إلى حجم التفريغ أو الإشارات الأخرى. يمكن أن يصل معدل توفير الطاقة إلى 40%.
ولذلك، فإن المحركات غير المتزامنة، والمحركات المتزامنة، والمحركات ذات التردد المتغير لكل منها خصائصها الخاصة، ويعتمد ذلك بشكل أساسي على بيئة التشغيل التي تتحكم فيها. وبطبيعة الحال، وفقا للتكلفة الهندسية، ينبغي استخدام المحركات غير المتزامنة قدر الإمكان.