Sự khác biệt chính giữa động cơ được cấp nguồn bằng bộ nguồn biến tần và động cơ được cấp nguồn bằng sóng sin tần số nguồn là ở chỗ, một mặt, nó hoạt động trong dải tần rộng từ tần số thấp đến tần số cao, mặt khác, dạng sóng nguồn không phải là sóng sin. Thông qua phân tích chuỗi Fourier của dạng sóng điện áp, dạng sóng nguồn chứa hơn 2N sóng hài ngoài thành phần sóng cơ bản (sóng điều khiển) (số lượng sóng điều chế chứa trong mỗi nửa sóng điều khiển là N). Khi bộ chuyển đổi AC SPWM xuất ra công suất và cấp cho động cơ, dạng sóng dòng điện trên động cơ sẽ xuất hiện dưới dạng sóng sin với các sóng hài chồng lên nhau. Dòng điện hài sẽ tạo ra thành phần từ thông xung trong mạch từ của động cơ không đồng bộ, và thành phần từ thông xung này được chồng lên từ thông chính, do đó từ thông chính chứa thành phần từ thông xung. Thành phần từ thông dao động cũng khiến mạch từ có xu hướng bão hòa, điều này gây ra những ảnh hưởng sau đây đến hoạt động của động cơ:
1. Từ thông xung được tạo ra
Tổn thất tăng lên và hiệu suất giảm xuống. Bởi vì đầu ra của nguồn điện biến tần chứa một lượng lớn sóng hài bậc cao, các sóng hài này sẽ gây ra sự tiêu hao đồng và sắt tương ứng, làm giảm hiệu suất hoạt động. Ngay cả công nghệ điều chế độ rộng xung hình sin SPWM, hiện đang được sử dụng rộng rãi, cũng chỉ ức chế các sóng hài bậc thấp và giảm mô-men xoắn xung của động cơ, do đó mở rộng phạm vi hoạt động ổn định của động cơ ở tốc độ thấp. Còn các sóng hài bậc cao không những không giảm mà còn tăng lên. Nói chung, so với nguồn điện sin tần số công suất, hiệu suất giảm từ 1% đến 3%, và hệ số công suất giảm từ 4% đến 10%, do đó tổn thất sóng hài của động cơ dưới nguồn điện biến tần là một vấn đề lớn.
b) Tạo ra rung động và tiếng ồn điện từ. Do sự tồn tại của một loạt các sóng hài bậc cao, rung động và tiếng ồn điện từ cũng sẽ được tạo ra. Làm thế nào để giảm rung động và tiếng ồn đã là một vấn đề đối với động cơ sử dụng nguồn điện hình sin. Đối với động cơ sử dụng nguồn điện biến tần, vấn đề trở nên phức tạp hơn do tính chất không hình sin của nguồn điện.
c) Mô-men xoắn xung tần số thấp xuất hiện ở tốc độ thấp. Sự tổng hợp lực từ động hài và dòng điện hài rôto dẫn đến mô-men điện từ hài không đổi và mô-men điện từ hài biến thiên, mô-men điện từ hài biến thiên sẽ làm cho động cơ bị xung, do đó ảnh hưởng đến hoạt động ổn định ở tốc độ thấp. Ngay cả khi sử dụng chế độ điều chế SPWM, so với nguồn điện sin tần số nguồn, vẫn sẽ có một mức độ hài bậc thấp nhất định, điều này sẽ tạo ra mô-men xoắn xung ở tốc độ thấp và ảnh hưởng đến hoạt động ổn định của động cơ ở tốc độ thấp.
2. Tạo điện áp xung và điện áp trục (dòng điện) để cách điện
a) Hiện tượng điện áp đột biến xảy ra. Khi động cơ hoạt động, điện áp đặt vào thường bị chồng chất với điện áp đột biến sinh ra khi các linh kiện trong thiết bị chuyển mạch tần số được tạo ra, và đôi khi điện áp đột biến rất cao, dẫn đến hiện tượng giật điện liên tục vào cuộn dây và làm hỏng lớp cách điện.
b) Tạo ra điện áp và dòng điện dọc trục. Việc tạo ra điện áp trục chủ yếu là do sự tồn tại của hiện tượng mất cân bằng mạch từ và cảm ứng tĩnh điện, hiện tượng này không nghiêm trọng ở các động cơ thông thường, nhưng lại nổi bật hơn ở các động cơ được cấp nguồn bằng nguồn biến tần. Nếu điện áp trục quá cao, trạng thái bôi trơn của màng dầu giữa trục và ổ trục sẽ bị hư hại, và tuổi thọ của ổ trục sẽ bị rút ngắn.
c) Tản nhiệt ảnh hưởng đến hiệu quả tản nhiệt khi hoạt động ở tốc độ thấp. Do phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn của động cơ biến tần, nó thường hoạt động ở tốc độ thấp và tần số thấp. Lúc này, vì tốc độ rất thấp, lượng khí làm mát do phương pháp làm mát bằng quạt tự thân của động cơ thông thường cung cấp không đủ, dẫn đến hiệu quả tản nhiệt giảm, do đó cần phải sử dụng quạt làm mát độc lập.
Ảnh hưởng cơ học dễ gây ra hiện tượng cộng hưởng, nói chung, bất kỳ thiết bị cơ khí nào cũng sẽ tạo ra hiện tượng cộng hưởng. Tuy nhiên, động cơ hoạt động ở tần số và tốc độ công suất không đổi cần tránh cộng hưởng với tần số tự nhiên cơ học của đáp ứng tần số điện 50Hz. Khi động cơ hoạt động với biến tần, tần số hoạt động có phạm vi rộng, và mỗi thành phần có tần số tự nhiên riêng, điều này dễ gây ra hiện tượng cộng hưởng ở một tần số nhất định.
Thời gian đăng bài: 25 tháng 2 năm 2025