TAVALIMOOTORI JA MUUTUV SAGEDUSEGA MOOTORI VAHEL
Tavaliste mootorite ja muutuva sagedusega mootorite vahel on mitmes aspektis olulisi erinevusi, mis kajastuvad peamiselt järgmises:
1. Hinnavahe: see on kõigile ilmne. Muutuva sagedusega mootorid on umbes 50% kallimad. Neil on suurem võime kohaneda muutuvate sagedustega, samas kui tavalised mootorid saavad töötada ainult fikseeritud sagedusel. Alla 35 Hz või üle 60 Hz võivad tavalised mootorid läbi põleda. Muutuva sagedusega mootorid on suurema varieeruvusega ja taluvad suuremat töökoormust, nõudes keerukamat konstruktsiooni ja paremat -jõudlusega materjale, mille tulemuseks on üldiselt kõrgem hind. Tavalised mootorid on suhteliselt odavamad.
2. Jahutussüsteemid: tavalise mootori jahutusventilaator on ühendatud mootori võlliga, tuginedes ventilaatori käitamiseks mootori pöörlemisele. Seetõttu võib ebapiisav jahutusvõimsus madalatel kiirustel põhjustada ülekuumenemist ja läbipõlemist. Tavalises mootoris on ventilaator ja mootor koaksiaalselt ühendatud. Mida kiiremini mootor pöörleb, seda kiiremini pöörleb ventilaator; vastupidi, mida aeglasemalt mootor pöörleb, seda aeglasemalt pöörleb ventilaator. Selle põhjuseks on asjaolu, et madalatel sagedustel ja madalatel kiirustel ei suuda ventilaator tagada piisavat õhuvoolu, mis põhjustab mootori ülekuumenemist. Muutuva sagedusega mootoris väheneb kiiruse vähenedes jahutusõhu vool proportsionaalselt kiiruse kuubikuga, mille tulemuseks on ebapiisav soojuse hajumine ja kiire temperatuuri tõus, mis muudab püsiva pöördemomendi saavutamise keeruliseks. Muutuva sagedusega mootorid seevastu on varustatud sõltumatute jahutusventilaatoritega ja neid juhivad sõltumatud mootorid, mis tagavad pideva suure õhuvoolu ja lahendavad tõhusalt soojuse hajumise probleemi.
3. Erinevad isolatsiooniklassid: tavalistes mootorites kasutatakse tavaliselt B-klassi isolatsiooni, mis talub suhteliselt madalaid temperatuuri- ja voolulaineid. Muutuva sagedusega mootorid peavad aga töötama kõrgematel sagedustel ja laiemas kiirusvahemikus. Kõrgeim sagedus, mida muutuva sagedusega mootor võib saavutada, on umbes 100 Hz või isegi kõrgem. Seetõttu kogevad nad märkimisväärset vooluhulka, mistõttu on vaja F-klassi isolatsiooni või isegi kõrgemaid isolatsioonimaterjale, et taluda{5}}kõrgsageduslike voolude ja pingete põhjustatud kahjustusi.
4. Sagedusmuundurid tekitavad töö käigus erineva sagedusega harmoonilisi. Pinge ja vool panevad mootorit tööle mitte--sinusoidse pinge ja voolu tingimustes. Need kõrgemat-järku harmoonilised suurendavad staatori-, rootori-, raua- ja lisakadusid. Kõige olulisem on rootori vase kadude suurenemine. Need kaod suurendavad mootori soojuse tootmist, vähendavad efektiivsust ja vähendavad väljundvõimsust. Kui tavapärase mootori temperatuuritõus on üldiselt kõrgem, siis sagedusmuunduri kandesagedus, mis ulatub mitmest tuhandest kuni kümnete kilohertsini, sunnib mootori staatori mähiseid taluma väga suurt pingetõusu, mis on samaväärne mootorile väga järsu liigpinge rakendamisega. Tavalisi materjale kasutades tõstetakse tavamootori temperatuuritõusu tavaliselt 10% kuni 20% ja mootori pööretevahelise isolatsiooni{11}}omadused on raskemad. Seetõttu on ülioluline tugevdada mootori isolatsiooni maanduse ja{13}}pöörete vahel, eriti arvestades isolatsioonimaterjali võimet taluda liigpingeid.
5. Erinevad elektromagnetilised kandevõimed, räniterasest lehed ja mähised: tavalised mootorid on töö ajal altid magnetahela küllastumisele, mis piirab nende jõudlust muutuva sagedusega töötamise ajal. Muutuva sagedusega mootorid, suurendades elektromagnetilist koormust, kasutades rohkem räniteraslehti ning kasutades kvaliteetsemat-õhemat räniterasest lehte ja mähiseid, takistavad magnetahela küllastumist, võimaldades neil pakkuda madalatel kiirustel suurt pöördemomenti ning parandades mootori jõudlust ja tõhusust.
6. Harmooniline elektromagnetiline müra erineb vibratsioonist: kui tavalisi mootoreid toidavad sagedusmuundurid, muutuvad elektromagnetiliste, mehaaniliste ja ventilatsioonitegurite põhjustatud vibratsioon ja müra keerukamaks. Sagedusmuunduri toiteallika harmoonilised häirivad mootori elektromagnetiliste komponentide loomupäraseid harmoonilisi, tekitades erinevaid elektromagnetilisi ergastusjõude ja suurendades müra. Kuna mootoritel on lai töösagedusvahemik ja suur kiiruse varieeruvusvahemik, on erinevate elektromagnetiliste jõulainete sagedustel raske vältida mootori konstruktsioonikomponentidele omaseid vibratsioonisagedusi. Kui toiteallika sagedus on madal, on toiteallika kõrgematest harmoonilistest põhjustatud kaod suuremad.
7. Mehaaniline struktuur:** Muutuva sagedusega (VFD) mootoritel on tugevamad laagrid, mis võimaldab neil kohaneda laiema kasutusalaga, samas kui tavalistel mootoritel on suhteliselt nõrgemad laagrid. VFD mootoritel on kõrgemad nõuded vibratsiooni- ja mürakontrollile. Mootori komponentide jäikust ja üldist struktuuri tuleb täielikult arvesse võtta ning omasagedust tuleks maksimeerida, et vältida resonantsi erinevate magnetlainetega. Üle 160 kW võimsusega mootorite puhul peaksid VFD-mootorid kasutama laagrite isolatsioonimeetmeid. Selle põhjuseks on peamiselt see, et magnetahela asümmeetria tekitab võlli voolu, mis kombineerituna kõrgsageduslike komponentide tekitatud vooluga{6}} suurendab märkimisväärselt võlli voolu, mis põhjustab laagrite kahjustusi. Seetõttu on üldiselt vaja isolatsioonimeetmeid. Pideva võimsusega VFD-mootorite puhul, mille kiirus ületab 3000 p/min, tuleks laagrite temperatuuritõusu kompenseerimiseks kasutada kõrgele temperatuurile vastupidavat spetsiaalset määret.
8. Kiiruse reguleerimise jõudlus: tavalistel mootoritel on fikseeritud kiirus, mille muutmiseks on vaja välist reguleerimisseadet. Tavaliste mootorite kiirus on fikseeritud võrgusagedusega. VFD mootorid seevastu suudavad saavutada sujuvaid kiiruse muutusi laiemas kiirusvahemikus, rahuldades erinevate töötingimuste vajadusi ning omavad pehmet-käivitust ja kiirpidurdusfunktsioone. VFD mootorid toetavad astmeteta kiiruse reguleerimist vahemikus 0 kuni 100%. Kiiruse reguleerimise jõudlus: Tavalistel mootoritel on fikseeritud kiirus, mis nõuab kiiruse muutmiseks välist reguleerimisseadet. Tavaliste mootorite kiirus on fikseeritud võrgusagedusega, samas kui VFD-mootorid suudavad saavutada sujuvaid kiiruse muutusi laiemas vahemikus, mis vastavad erinevate töötingimuste vajadustele ning neil on pehme-käivituse ja kiire pidurdusfunktsioon. VFD mootorid toetavad astmeteta kiiruse reguleerimist vahemikus 0 kuni 100%.
9. Tööstabiilsus: tavalised sagedusmuunduritega käitatavad mootorid kannatavad tugevate rampide häirete all. Sagedusmuunduriga mootorid vähendavad aku optimeeritud disaini kaudu müra ja pinge väljundi erinevusi. Nad kasutavad ka spetsiaalseid laagreid ja -vananemisvastaseid materjale, mis pikendavad nende kasutusiga 50% võrreldes tavaliste mootoritega.
10. Erinevad rakendused: tavalised mootorid sobivad rakendustele, mis nõuavad suure kiiruse stabiilsust, madalat käivitusvoolu ja lihtsat hooldust, nagu ventilaatorid ja pumbad. Teisest küljest kasutatakse sagedusmuunduri mootoreid rakendustes, mis nõuavad suurt kiirust, suurt töötõhusust ja energiasäästu, nagu CNC-tööpingid, liftid, tekstiilimasinad ja kompressorid.
