EROT TAVALIMOOTTORIN JA MUUTTAATAAJUISEN MOOTTORIN VÄLILLÄ
Tavallisten moottoreiden ja vaihtuvataajuisten moottoreiden välillä on merkittäviä eroja useissa asioissa, jotka näkyvät pääasiassa seuraavista:
1. Hintaero: Tämä on selvää kaikille. Taajuusmuuttujamoottorit ovat noin 50 % kalliimpia. Niillä on parempi kyky mukautua muuttuviin taajuuksiin, kun taas tavalliset moottorit voivat toimia vain kiinteällä taajuudella. Alle 35 Hz tai yli 60 Hz tavalliset moottorit voivat palaa loppuun. Taajuusmuuttujamoottoreissa on enemmän vaihtelua ja ne käsittelevät raskaampia työkuormia, mikä edellyttää monimutkaisempaa rakennetta ja tehokkaampia{8}}materiaaleja, mikä johtaa yleensä korkeampaan hintaan. Tavalliset moottorit ovat suhteellisen halvempia.
2. Jäähdytysjärjestelmät: Tavallisen moottorin jäähdytyspuhallin on kytketty moottorin akseliin, ja se ohjaa tuuletinta moottorin pyörimiseen. Siksi alhaisilla nopeuksilla riittämätön jäähdytysteho voi johtaa ylikuumenemiseen ja palamiseen. Perinteisessä moottorissa puhallin ja moottori on kytketty koaksiaalisesti. Mitä nopeammin moottori pyörii, sitä nopeammin tuuletin pyörii; päinvastoin, mitä hitaammin moottori pyörii, sitä hitaammin tuuletin pyörii. Tämä johtuu siitä, että matalilla taajuuksilla ja pienillä nopeuksilla puhallin ei pysty tarjoamaan riittävää ilmavirtaa, mikä johtaa moottorin ylikuumenemiseen. Vaihtuvataajuisessa moottorissa nopeuden pienentyessä jäähdytysilmavirta pienenee suhteessa nopeuden kuutioon, mikä johtaa riittämättömään lämmönpoistoon ja nopeaan lämpötilan nousuun, mikä vaikeuttaa jatkuvan vääntömomentin saavuttamista. Taajuusmuuttujamoottorit puolestaan on varustettu itsenäisillä jäähdytyspuhaltimilla ja niitä käyttävät itsenäiset moottorit, jotka tarjoavat jatkuvan suuren ilmavirran ja ratkaisevat tehokkaasti lämmönpoisto-ongelman.
3. Eristysluokat: Tavanomaisissa moottoreissa käytetään tyypillisesti luokan B eristystä, joka kestää suhteellisen alhaisia lämpötiloja ja virtapiikkejä. Muuttuvataajuisten moottoreiden on kuitenkin toimittava korkeammilla taajuuksilla ja laajemmalla nopeusalueella. Korkein taajuus, jonka säädettävä moottori voi saavuttaa, on noin 100 Hz tai jopa korkeampi. Siksi niissä esiintyy merkittäviä virtapiikkejä, jotka vaativat luokan F eristysmateriaalia tai jopa korkeampia eristysmateriaaleja kestämään suurtaajuisten virtojen ja jännitteiden aiheuttamat vauriot.
4. Taajuusmuuttajat synnyttävät toiminnan aikana eri taajuisia harmonisia. Jännite ja virta saavat moottorin toimimaan ei--sinimuotoisissa jännitteen ja virran olosuhteissa. Nämä korkeamman kertaluvun yliaaltohäviöt lisäävät staattorihäviöitä, roottorihäviöitä, rautahäviöitä ja lisähäviöitä. Merkittävin kasvu on roottorin kuparihäviöissä. Nämä häviöt lisäävät moottorin lämmöntuotantoa, vähentävät hyötysuhdetta ja vähentävät lähtötehoa. Vaikka tavanomaisen moottorin lämpötilan nousu on yleensä korkeampi, taajuusmuuttajan kantoaaltotaajuus, joka vaihtelee useista tuhansista kymmeniin kilohertseihin, pakottaa moottorin staattorin käämit kestämään erittäin suurta jännitteen nousua, mikä vastaa erittäin jyrkän jännitteen kohdistamista moottoriin. Tavallisia materiaaleja käytettäessä perinteisen moottorin lämpötilan nousua nostetaan yleensä 10–20 %, ja moottorin kääntöeristys joutuu kokemaan kovemman. Siksi on erittäin tärkeää vahvistaa moottorin eristystä maahan ja käännösten välistä eristystä, varsinkin kun otetaan huomioon eristemateriaalin kyky kestää ylijännitejännitteitä.
5. Erilaiset sähkömagneettiset kuormituskapasiteetit, piiteräslevyt ja käämitysmateriaalit: Tavalliset moottorit ovat alttiita magneettipiirin kyllästymiseen käytön aikana, mikä rajoittaa niiden suorituskykyä muuttuvataajuisen käytön aikana. Vaihtuvataajuiset moottorit lisäävät sähkömagneettista kuormitusta, käyttävät enemmän piiteräslevyjä ja käyttävät laadukkaampia -ohempia piiteräslevyjä ja käämiä, jotka estävät magneettipiirin kyllästymisen, mikä mahdollistaa suuren vääntömomentin pienillä nopeuksilla ja parantaa moottorin suorituskykyä ja tehokkuutta.
6. Harmoninen sähkömagneettinen kohina eroaa tärinästä: Kun tavallisia moottoreita käytetään taajuusmuuttajalla, sähkömagneettisten, mekaanisten ja ilmanvaihtotekijöiden aiheuttamat tärinät ja melu monimutkaistuvat. Taajuusmuuttajan teholähteen harmoniset häiritsevät moottorin sähkömagneettisten komponenttien luontaisia harmonisia muodostaen erilaisia sähkömagneettisia herätevoimia ja lisäävät kohinaa. Koska moottoreilla on laaja toimintataajuus ja suuri nopeuden vaihtelualue, erilaisten sähkömagneettisten voimaaaltojen taajuuksilla on vaikea välttää moottorin rakenneosien luontaisia värähtelytaajuuksia. Tehonsyöttötaajuuden ollessa alhainen teholähteen korkeampien harmonisten aiheuttamat häviöt ovat suurempia.
7. Mekaaninen rakenne:** Variable Frequency (VFD) -moottoreissa on vahvemmat laakerit, mikä mahdollistaa niiden sopeutumisen laajempiin sovelluksiin, kun taas tavallisissa moottoreissa on suhteellisen heikommat laakerit. VFD-moottoreilla on korkeammat vaatimukset tärinän ja melun hallinnasta. Moottorikomponenttien jäykkyys ja yleinen rakenne on otettava täysin huomioon, ja luonnollinen taajuus tulisi maksimoida, jotta vältetään resonanssi erilaisten magneettiaaltojen kanssa. Moottoreissa, joiden teho on yli 160 kW, VFD-moottoreissa tulee käyttää laakerien eristystoimenpiteitä. Tämä johtuu ensisijaisesti siitä, että magneettipiirin epäsymmetria synnyttää akselivirtaa, joka yhdistettynä korkeataajuisten komponenttien tuottamaan virtaan lisää merkittävästi akselin virtaa, mikä johtaa laakerien vaurioitumiseen. Siksi eristystoimenpiteitä tarvitaan yleensä. Vakiotehoisissa VFD-moottoreissa, joiden nopeus on yli 3000 r/min, korkeaa lämpötilaa kestävää erikoisrasvaa tulisi käyttää kompensoimaan laakerien lämpötilan nousua.
8. Nopeussäädön suorituskyky: Tavallisilla moottoreilla on kiinteä nopeus, ja sen vaihtamiseen tarvitaan ulkoinen säätölaitteisto. Tavallisten moottoreiden nopeus määräytyy verkon taajuuden mukaan. VFD-moottorit puolestaan voivat saavuttaa tasaiset nopeuden muutokset laajemmalla nopeusalueella, erilaisten käyttöolosuhteiden tarpeiden mukaisesti, ja niissä on pehmeä-käynnistys ja nopea jarrutustoiminto. VFD-moottorit tukevat portaatonta nopeuden säätöä välillä 0 - 100%. Nopeussäädön suorituskyky: Tavallisilla moottoreilla on kiinteä nopeus, mikä vaatii ulkoisen säätölaitteen nopeuden muuttamiseksi. Tavallisten moottoreiden nopeus määräytyy verkon taajuuden mukaan, kun taas VFD-moottoreilla voidaan saavuttaa tasaiset nopeuden muutokset laajemmalla alueella, erilaisten käyttöolosuhteiden tarpeiden mukaisesti, ja niissä on pehmeä-käynnistys ja nopea jarrutustoiminto. VFD-moottorit tukevat portaatonta nopeuden säätöä välillä 0 - 100%.
9. Toimintavakaus: Tavalliset taajuusmuuttajalla toimivat moottorit kärsivät vakavista ramppihäiriöistä. Taajuusmuuttajamoottorit vähentävät melua ja jännitelähtöeroja optimoidun akun suunnittelun ansiosta. Niissä käytetään myös erityisiä laakereita ja ikääntymistä estäviä materiaaleja, mikä pidentää niiden käyttöikää 50 % tavallisiin moottoreihin verrattuna.
10. Eri sovellukset: Tavalliset moottorit sopivat sovelluksiin, jotka vaativat suurta nopeutta, alhaista käynnistysvirtaa ja helppoa huoltoa, kuten puhaltimia ja pumppuja. Taajuusmuuttajamoottoreita taas käytetään sovelluksissa, jotka vaativat suurta nopeutta, korkeaa käyttötehokkuutta ja energiansäästöä, kuten CNC-työstökoneissa, hisseissä, tekstiilikoneissa ja kompressoreissa.
