El efecto sobre el motor durante la regulación de velocidad de frecuencia variable.

- Jan 05, 2019-

El efecto sobre el motor durante la regulación de velocidad de frecuencia variable.

[Influencia del motor en la regulación de velocidad de conversión de frecuencia] El motor de control de velocidad está diseñado para regular la velocidad de CA en términos de su intención original. Sin embargo, la razón directa para el aumento de la velocidad de conversión de frecuencia es la estructura simple y el bajo costo del motor asíncrono ordinario. Coste y control de velocidad conveniente. Si la regulación de velocidad de conversión de frecuencia debe estar equipada con un motor especial para la conversión de frecuencia, entonces hay una contradicción. ¿La simplicidad, la robustez y la durabilidad inherentes de la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia no han desaparecido? Por lo tanto, este documento analiza el problema del motor de conversión de frecuencia y su rango de aplicación y su aplicación en la máquina de papel.

Influencia en el motor y su rendimiento durante el control de velocidad de frecuencia variable Control de velocidad de frecuencia variable La salida de impulso de voltaje al extremo del motor no es sinusoidal, independientemente del método de control. Por lo tanto, el análisis de las características de funcionamiento de los motores asíncronos ordinarios bajo ondas no sinusoidales es el efecto sobre el motor durante la regulación de velocidad de frecuencia variable.

Hay principalmente los siguientes aspectos:

Pérdida y eficiencia del motor Los motores que funcionan con fuentes de alimentación no sinusoidales, además de las pérdidas normales debidas a lo fundamental, también introducirán muchas pérdidas adicionales. Se manifiesta principalmente en el aumento de la pérdida de cobre del estator, la pérdida de cobre del rotor y la pérdida de hierro, lo que afecta la eficiencia del motor.

1. El daño de corriente del estator en los devanados del estator hace que la corriente armónica aumente I2R. Cuando se ignora el efecto de la piel, la pérdida de cobre del estator a una corriente no sinusoidal es proporcional al cuadrado de la corriente rms. Si el número de fases del estator es m1 y la resistencia del estator de cada fase es R1, la pérdida total de cobre del estator P1 se sustituye en la ecuación anterior para la corriente total del estator rms Irms, incluida la corriente fundamental. Se obtiene el segundo término en la ecuación. Pérdida de armónicos. A través de experimentos, se encuentra que, debido a la existencia de una corriente armónica y el flujo de fuga correspondiente, aumenta la saturación del flujo magnético del flujo de fuga y aumenta la corriente de excitación, de modo que también se aumenta el componente fundamental de la corriente. .

2, la pérdida de cobre del rotor en la frecuencia armónica, generalmente puede considerarse que la resistencia del devanado del estator es constante, pero para el rotor del motor asíncrono, su resistencia de CA aumenta considerablemente debido al efecto de la piel. Especialmente el rotor de jaula de ranura profunda es particularmente serio. Un motor síncrono o un motor de reluctancia bajo una fuente de alimentación de onda sinusoidal tiene un potencial armónico pequeño debido al espacio del estator. Las pérdidas causadas en los devanados de la superficie del rotor son despreciables. Cuando el motor síncrono está funcionando bajo una fuente de alimentación no sinusoidal. El potencial armónico magnético del tiempo induce la corriente armónica del rotor, al igual que un motor asíncrono que opera a su velocidad síncrona fundamental.

Tanto el 5º potencial magnético armónico de la rotación inversa como el 7º potencial magnético armónico de la rotación directa inducirán una corriente del rotor de 6 veces la frecuencia fundamental, y la frecuencia de la corriente del rotor es de 300 Hz a una frecuencia fundamental de 50 Hz. De manera similar, los armónicos 11 y 13 inducen 12 veces la frecuencia fundamental, es decir, 600 HZ de corriente del rotor. En estas frecuencias, la resistencia de CA real del rotor es mucho mayor que la resistencia de CC. El aumento real de la resistencia del rotor depende de la sección transversal del conductor y de la geometría de las ranuras del rotor en las que están dispuestos los conductores. Un conductor de cobre típico que tiene una relación de aspecto de aproximadamente 4 tiene una relación de resistencia de CA a resistencia de CC de 1,56 a 50 Hz, una relación de aproximadamente 2,6 a 300 Hz y una relación de aproximadamente 3,7 a 600 Hz. A frecuencias más altas, esta relación aumenta en proporción a la raíz cuadrada de la frecuencia.

3. La pérdida de núcleo en el motor de pérdida de hierro armónico también se incrementa debido a la aparición de armónicos en el voltaje de la fuente de alimentación; Los armónicos de la corriente del estator establecen una fuerza magnetomotriz armónica de tiempo entre los huecos de aire. El potencial magnético total en cualquier punto del espacio de aire es la síntesis de los potenciales magnéticos fundamentales y armónicos de tiempo. Para una forma de onda de tensión trifásica de seis pasos, el pico de la densidad magnética en el espacio de aire es aproximadamente un 10% más grande que el valor fundamental, pero el aumento en la pérdida de hierro causada por el flujo de armónicos de tiempo es pequeño. La pérdida parásita debida al flujo de fugas en el extremo y la fuga de flujo en la rampa aumentará bajo la frecuencia armónica. Esto debe considerarse cuando la fuente de alimentación no es sinusoidal: el efecto de fuga en el extremo se encuentra en los devanados del estator y del rotor. Ambos existen, principalmente la pérdida de la corriente de Foucault causada por el flujo de fuga que entra en la placa final. Debido al cambio en la diferencia de fase entre el potencial magnético del estator y el potencial magnético del rotor, se genera un flujo de fuga en la estructura del canal, y su potencial magnético es grande en la parte final, causando la pérdida del núcleo del estator y los dientes. .

4, la eficiencia del motor La pérdida armónica está significativamente determinada por el contenido armónico de la tensión aplicada. El componente armónico es grande, la pérdida del motor aumenta y la eficiencia se reduce. Sin embargo, la mayoría de los inversores estáticos no producen armónicos por debajo de 5, mientras que la magnitud de los armónicos superiores es menor. El voltaje de esta forma de onda no es crítico para la eficiencia del motor. Los cálculos y las pruebas de comparación en motores asíncronos de capacidad media han demostrado que su corriente efectiva a plena carga aumenta en aproximadamente un 4% desde el valor fundamental. Si se ignora el efecto de la piel, la pérdida de cobre del motor es proporcional al cuadrado de la corriente efectiva total, y la pérdida de cobre armónica es del 8% de la pérdida fundamental. Teniendo en cuenta que la resistencia del rotor se puede aumentar en un promedio de tres veces debido al efecto de la piel, la pérdida armónica de cobre del motor debería ser el 24% de la pérdida fundamental. Si la pérdida de cobre representa el 50% de la pérdida total del motor, la pérdida armónica de cobre aumenta la pérdida de todo el motor en un 12%. El aumento en la pérdida de hierro es difícil de calcular porque se ve afectado por la estructura del motor y el material magnético utilizado.

Si los componentes armónicos más altos en la forma de onda del voltaje del estator son relativamente bajos, como en la onda de 6 pasos, el aumento de la pérdida de hierro armónico no excede el 10%. Si la pérdida de hierro y la pérdida perdida representan el 40% de la pérdida total del motor, la pérdida armónica representa solo el 4% de la pérdida total del motor. La pérdida de fricción y la pérdida de viento no se ven afectadas, por lo que la pérdida total del motor aumenta en menos del 20%. Si la eficiencia del motor es del 90% a una fuente de alimentación sinusoidal de 50 Hz, la eficiencia del motor solo se reduce entre 1% y 2% debido a la presencia de armónicos. Si el componente armónico de la forma de onda del voltaje aplicado es significativamente mayor que el componente armónico de la onda de 6 pasos, la pérdida armónica del motor aumentará considerablemente y puede ser mayor que la pérdida fundamental. En el caso de una fuente de alimentación de onda de 6 pasos, un motor de reluctancia de baja fuga puede absorber una gran corriente armónica, lo que reduce la eficiencia del motor en un 5% o más. En este caso, para funcionar satisfactoriamente, se utiliza un inversor de onda de 12 pasos o un devanado de estator de seis fases. La corriente armónica y las pérdidas armónicas del motor son virtualmente independientes de la carga, por lo que los armónicos de pérdida de tiempo pueden determinarse realmente por comparación entre un suministro sinusoidal y un suministro no sinusoidal en condiciones sin carga. Esto se utiliza para determinar el rango aproximado de degradación de la eficiencia del motor para un determinado tipo o estructura.


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