Sự khác biệt giữa động cơ biến tần và động cơ thông thường chủ yếu thể hiện ở hai khía cạnh sau.
Đầu tiên, động cơ thông thường chỉ có thể hoạt động trong thời gian dài ở vùng lân cận tần số công nghiệp, trong khi động cơ biến tần có thể hoạt động trong thời gian dài ở điều kiện cao hơn hoặc thấp hơn tần số công nghiệp một cách nghiêm trọng; ví dụ, tần số công nghiệp của nước ta là 50Hz, động cơ thông thường nếu để ở mức 5Hz trong thời gian dài sẽ sớm hỏng, thậm chí là hư hỏng; và sự ra đời của động cơ biến tần đã giải quyết được nhược điểm này của động cơ thông thường.
Thứ hai, hệ thống tản nhiệt của động cơ thông thường và động cơ biến tần là khác nhau. Hệ thống làm mát và tốc độ của động cơ thông thường có liên quan chặt chẽ, hoặc, tốc độ động cơ nhanh, hệ thống làm mát có hiệu quả, tốc độ động cơ chậm, hiệu quả làm mát sẽ giảm đáng kể, còn động cơ biến tần thì không có vấn đề này.
Động cơ thông thường cộng với bộ biến tần, có thể thực hiện hoạt động tần số, nhưng không phải động cơ tần số thực, nếu để ở trạng thái không tần số trong thời gian dài có thể làm hỏng động cơ.
1. Ảnh hưởng của biến tần đến động cơ chủ yếu là ở hiệu suất của động cơ và nhiệt độ tăng biến tần trong quá trình hoạt động có thể tạo ra các mức độ khác nhau của điện áp và dòng điện hài, làm cho động cơ, trong điện áp không hình sin, dòng điện hoạt động bên trong có sóng hài cao sẽ khiến đồng stato động cơ tiêu thụ, đồng rôto tiêu thụ, sắt tiêu thụ và tổn thất bổ sung tăng lên, đáng kể nhất là đồng rôto tiêu thụ, những tổn thất này sẽ làm cho động cơ tỏa nhiệt thêm, giảm hiệu suất, công suất đầu ra Những tổn thất này sẽ khiến động cơ nóng thêm, hiệu suất và công suất đầu ra thấp hơn, và nhiệt độ tăng của động cơ thông thường thường tăng 10%-20%.
2. Độ bền cách điện của động cơ
Biến tần tần số mang từ vài ngàn đến hơn mười kilohertz, khiến cho cuộn dây stato của động cơ chịu được tốc độ tăng điện áp rất cao, tương đương với việc động cơ chịu được điện áp xung kích rất lớn, khiến cho lớp cách điện của động cơ phải chịu được thử nghiệm nghiêm trọng hơn.
3. Tiếng ồn và rung động điện từ hài hòa
Động cơ thông thường sử dụng nguồn điện biến tần, sẽ làm cho các yếu tố điện từ, cơ học, thông gió và các yếu tố khác gây ra do rung động và tiếng ồn trở nên phức tạp hơn. Các sóng hài khác nhau chứa trong nguồn điện biến tần và bộ phận điện từ của động cơ của các sóng hài không gian vốn có giao thoa với nhau, hình thành nhiều lực kích thích điện từ khác nhau, do đó làm tăng tiếng ồn. Do động cơ có dải tần số hoạt động rộng, tốc độ thay đổi trong phạm vi rộng, nhiều tần số sóng lực điện từ khác nhau khó tránh khỏi các bộ phận cấu trúc của động cơ có tần số rung động vốn có.
4. vấn đề làm mát ở tốc độ thấp
Khi tần số nguồn điện thấp, tổn thất do sóng hài cao trong nguồn điện gây ra là lớn; thứ hai, khi tốc độ của động cơ tốc độ thay đổi bị hạ xuống, lượng khí làm mát giảm theo lũy thừa ba của tốc độ, dẫn đến nhiệt của động cơ không được tỏa ra và nhiệt độ tăng đột ngột, làm cho khó đạt được mô-men xoắn đầu ra không đổi.
5. Đối với tình huống trên, động cơ biến tần áp dụng thiết kế sau.
Cố gắng giảm điện trở stato và rôto, giảm mức tiêu thụ đồng cơ bản, để bù đắp cho sóng hài cao do mức tiêu thụ đồng tăng của từ trường chính thiết kế không bão hòa, việc xem xét sóng hài cao sẽ làm sâu sắc thêm độ bão hòa của mạch từ, và thứ hai là xem xét để cải thiện mô-men xoắn đầu ra ở tần số thấp có thể thích hợp để tăng điện áp đầu ra của bộ biến tần.
Thiết kế kết cấu, chủ yếu là tăng mức độ cách điện; rung động của động cơ, vấn đề tiếng ồn được xem xét đầy đủ; phương pháp làm mát sử dụng làm mát thông gió cưỡng bức, nghĩa là quạt làm mát động cơ chính sử dụng ổ đĩa động cơ độc lập, vai trò của quạt làm mát mạnh là để đảm bảo động cơ được làm mát ở tốc độ thấp. Điện dung phân phối cuộn dây động cơ biến tần nhỏ hơn, điện trở của tấm thép silicon lớn hơn, do đó tác động của xung tần số cao lên động cơ nhỏ hơn, hiệu ứng lọc cảm ứng của động cơ tốt hơn.
Động cơ thông thường, tức là động cơ tần số công nghiệp chỉ cần xem xét quá trình khởi động và điều kiện làm việc của một điểm tần số công nghiệp (số công khai: xung cơ điện tử của con người), sau đó thiết kế động cơ; trong khi động cơ biến tần cần xem xét quá trình khởi động và điều kiện làm việc của tất cả các điểm trong phạm vi biến tần, sau đó thiết kế động cơ. Để thích ứng với sóng mở rộng PWM đầu ra của bộ biến tần, dòng điện xoay chiều hình sin tương tự chứa một số lượng lớn sóng hài, động cơ biến tần được chế tạo đặc biệt, vai trò của nó thực sự có thể được hiểu là một lò phản ứng cộng với động cơ thông thường.
Làm thế nào để phân biệt động cơ thường và động cơ biến tần?
I. Sự khác nhau về cấu trúc của động cơ thường và động cơ biến tần
1. Yêu cầu mức độ cách điện cao hơn
Động cơ biến tần nói chung có cấp cách điện F trở lên, để tăng cường khả năng cách điện với đất và cách điện xoay chiều, đặc biệt là xem xét khả năng chịu được điện áp sốc.
2. Yêu cầu về độ rung và tiếng ồn cao hơn đối với động cơ biến tần
Động cơ biến tần phải xem xét đầy đủ các thành phần của động cơ và độ cứng tổng thể, cố gắng cải thiện tần số nội tại của nó, để tránh hiện tượng cộng hưởng với sóng lực thứ cấp.
3. Phương pháp làm mát động cơ biến tần khác nhau
Động cơ biến tần thường sử dụng phương pháp làm mát bằng thông gió cưỡng bức, tức là quạt làm mát động cơ chính sử dụng ổ đĩa động cơ độc lập.
4. Các yêu cầu khác nhau đối với các biện pháp bảo vệ
Đối với động cơ biến tần công suất trên 160kW nên sử dụng biện pháp cách điện ổ trục. Chủ yếu dễ tạo ra sự bất đối xứng của mạch từ, nhưng cũng tạo ra dòng điện trục, khi các thành phần tần số cao khác của dòng điện do sự kết hợp của vai trò của dòng điện trục sẽ tăng lên rất nhiều, dẫn đến hư hỏng ổ trục, vì vậy nói chung cần phải thực hiện biện pháp cách điện. Đối với động cơ biến tần công suất không đổi, khi tốc độ vượt quá 3000/phút, nên sử dụng mỡ chuyên dụng có khả năng chịu nhiệt độ cao để bù cho sự gia tăng nhiệt độ của ổ trục.
5. Hệ thống làm mát khác nhau
Quạt làm mát của động cơ biến tần sử dụng nguồn điện độc lập để đảm bảo khả năng làm mát liên tục.
II. Sự khác biệt trong thiết kế động cơ thông thường và động cơ biến tần
1. Thiết kế điện từ
Đối với động cơ không đồng bộ thông thường, các thông số hiệu suất chính cần xem xét khi thiết kế lại là khả năng quá tải, hiệu suất khởi động, hiệu suất và hệ số công suất. Đối với động cơ biến tần, vì tỷ lệ tới hạn tỷ lệ nghịch với tần số nguồn điện, nên có thể khởi động trực tiếp khi tỷ lệ tới hạn gần bằng 1. Do đó, khả năng quá tải và hiệu suất khởi động không cần phải xem xét quá nhiều, vấn đề then chốt cần giải quyết là làm thế nào để cải thiện khả năng thích ứng của động cơ với nguồn điện không phải hình sin.
2. Thiết kế kết cấu
Trong thiết kế kết cấu, điều chủ yếu là phải xét đến đặc tính cung cấp điện không sin của cấu trúc cách điện động cơ biến tần, độ rung, tiếng ồn, chế độ làm mát và các khía cạnh khác của tác động, vấn đề chính là làm thế nào để cải thiện khả năng thích ứng của động cơ với nguồn điện không sin.