ההבדל בין מנוע רגיל לבין מנוע בתדר משתנה

ישנם הבדלים משמעותיים בין מנועים רגילים לבין מנועים בתדר משתנה במספר היבטים, המתבטאים בעיקר בדברים הבאים:

1.הבדל במחיר: זה ברור לכולם. מנועי תדר משתנה יקרים בכ-50% יותר. יש להם יכולת גבוהה יותר להסתגל לתדרים משתנים, בעוד מנועים רגילים יכולים לפעול רק בתדר קבוע. מתחת ל-35Hz או מעל 60Hz, מנועים רגילים עלולים להישרף. למנועי תדר משתנה יש שונות גדולה יותר והם מתמודדים עם עומסי עבודה כבדים יותר, הדורשים עיצובים מורכבים יותר וחומרים בעלי ביצועים- גבוהים יותר, ובכך בדרך כלל מביאים למחיר גבוה יותר. מנועים רגילים זולים יחסית.

2. מערכות קירור: מאוורר הקירור של מנוע רגיל מחובר לציר המנוע, תוך הסתמכות על סיבוב המנוע להנעת המאוורר. לכן, במהירויות נמוכות, יכולת קירור לא מספקת עלולה להוביל להתחממות יתר ולשחיקה. במנוע קונבנציונלי, המאוורר והמנוע מחוברים קואקסיאלית. ככל שהמנוע מסתובב מהר יותר, כך המאוורר מסתובב מהר יותר; לעומת זאת, ככל שהמנוע מסתובב לאט יותר, כך המאוורר מסתובב לאט יותר. הסיבה לכך היא שבתדרים נמוכים ובמהירויות נמוכות, המאוורר אינו יכול לספק זרימת אוויר מספקת, מה שמוביל להתחממות יתר של המנוע. במנוע בתדר משתנה, ככל שהמהירות יורדת, זרימת אוויר הקירור יורדת באופן פרופורציונלי לקוביית המהירות, וכתוצאה מכך פיזור חום לא מספק ועלייה מהירה בטמפרטורה, מה שמקשה על השגת תפוקת מומנט קבועה. מנועים בתדר משתנה, לעומת זאת, מצוידים במאווררי קירור עצמאיים והם מונעים על ידי מנועים עצמאיים, המספקים זרימת אוויר קבועה גדולה ופותרים ביעילות את בעיית פיזור החום.

3. כיתות בידוד שונות: מנועים קונבנציונליים משתמשים בדרך כלל בבידוד Class B, שיכול לעמוד בטמפרטורה נמוכה יחסית ובעליות זרם. מנועים בתדר משתנה, לעומת זאת, צריכים לפעול בתדרים גבוהים יותר ובטווח מהירות רחב יותר. התדר הגבוה ביותר שמנוע בתדר משתנה יכול להגיע אליו הוא סביב 100 הרץ, או אפילו יותר. לכן, הם חווים עליות משמעותיות בזרם, המצריכים בידוד Class F או חומרי בידוד גבוהים אף יותר כדי לעמוד בנזק שנגרם על ידי זרמים ומתחים בתדר- גבוהים.

4. ממירי תדר מייצרים הרמוניות של תדרים שונים במהלך הפעולה. המתח והזרם גורמים למנוע לפעול בתנאי מתח וזרם לא-סינוסואידיים. הרמוניות מסדר גבוה יותר -מגדילות את הפסדי הסטטור, הפסדי הרוטור, הפסדי ברזל והפסדים נוספים. העלייה המשמעותית ביותר היא בהפסדי נחושת הרוטור. הפסדים אלו מגבירים את ייצור החום של המנוע, מפחיתים את היעילות ומקטינים את הספק הפלט. בעוד שעליית הטמפרטורה של מנוע קונבנציונלי היא בדרך כלל גבוהה יותר, תדר הנשא של ממיר תדרים, הנעים בין כמה אלפים לעשרות קילו-הרץ, מאלץ את פיתולי הסטאטור של המנוע לעמוד בקצב גבוה מאוד של עליית מתח, שווה ערך להפעלת מתח נחשול תלול מאוד על המנוע. בשימוש בחומרים רגילים, עליית הטמפרטורה של מנוע קונבנציונלי גדלה בדרך כלל ב-10% עד 20%, ובידוד הסיבובים של המנוע עומד בפני מבחן חמור יותר. לכן, חיוני לחזק את בידוד המנוע לאדמה ולבידוד-בין פניות, במיוחד בהתחשב ביכולת של חומר הבידוד לעמוד בפני מתחי נחשולים.

5. יכולות עומס אלקטרומגנטיות שונות, יריעות פלדת סיליקון וחומרי סלילה: מנועים רגילים מועדים לרוויה של מעגל מגנטי במהלך הפעולה, ומגבילים את הביצועים שלהם במהלך פעולה בתדר משתנה. מנועי תדר משתנה, על ידי הגדלת העומס האלקטרומגנטי, שימוש ביותר יריעות פלדת סיליקון, ושימוש ביריעות ופיתולים מפלדת סיליקון באיכות- גבוהה יותר ודקים יותר, מונעים רוויה של מעגל מגנטי, ומאפשרים להם לספק מומנט גבוה במהירויות נמוכות ולשפר את ביצועי ויעילות המנוע.

6. רעש אלקטרומגנטי הרמוני שונה מרטט: כאשר מנועים רגילים מופעלים על ידי ממירי תדר, רעידות ורעש הנגרמים על ידי גורמים אלקטרומגנטיים, מכאניים ואוורור הופכים מורכבים יותר. ההרמוניות באספקת החשמל של ממיר התדרים מפריעות להרמוניות המובנות של הרכיבים האלקטרומגנטיים של המנוע, יוצרות כוחות עירור אלקטרומגנטיים שונים והגברת הרעש. מכיוון שלמנועים יש טווח תדרי פעולה רחב וטווח וריאציות מהירות גדול, קשה לתדרים של גלי כוח אלקטרומגנטיים שונים להימנע מתדרי הרטט המובנים של מרכיבי המנוע של המנוע. כאשר תדר אספקת החשמל נמוך, ההפסדים הנגרמים על ידי הרמוניות גבוהות יותר באספקת החשמל גדולים יותר.

7. מבנה מכני:** למנועי תדר משתנה (VFD) יש מיסבים חזקים יותר, המאפשרים להם להסתגל למגוון רחב יותר של יישומים, בעוד למנועים רגילים יש מיסבים חלשים יחסית. למנועי VFD יש דרישות גבוהות יותר לבקרת רעידות ורעש. יש לשקול היטב את הקשיחות של רכיבי המנוע והמבנה הכולל, ולמקסם את התדר הטבעי כדי למנוע תהודה עם גלים מגנטיים שונים. עבור מנועים בעלי קיבולת העולה על 160kW, מנועי VFD צריכים להשתמש באמצעי בידוד מיסבים. הסיבה לכך היא בעיקר כי אסימטריה של מעגל מגנטי יוצרת זרם גל, אשר בשילוב עם זרם שנוצר על ידי רכיבים בתדר גבוה-, מגביר באופן משמעותי את זרם הציר, מה שמוביל לנזק למיסבים. לכן, בדרך כלל נדרשים אמצעי בידוד. עבור מנועי VFD עם הספק קבוע עם מהירויות העולה על 3000r/min, יש להשתמש בשומן מיוחד עמיד לטמפרטורה גבוהה כדי לפצות על עליית הטמפרטורה במיסבים.

8. ביצועי ויסות מהירות: למנועים רגילים יש מהירות קבועה, הדורשת ציוד התאמה חיצוני כדי לשנות אותה. המהירות של מנועים רגילים קבועה על ידי תדר הרשת. מנועי VFD, לעומת זאת, יכולים להשיג שינויי מהירות חלקים בטווח מהירות רחב יותר, העונים על הצרכים של תנאי הפעלה שונים, ובעלי פונקציות התחלה רכה- ובלימה מהירה. מנועי VFD תומכים בוויסות מהירות ללא מדרגות מ-0 עד 100%. ביצועי ויסות מהירות: למנועים רגילים יש מהירות קבועה, הדורשים ציוד התאמה חיצוני כדי לשנות את המהירות. המהירות של מנועים רגילים קבועה על ידי תדר הרשת, בעוד שמנועי VFD יכולים להשיג שינויי מהירות חלקים בטווח רחב יותר, העונים על הצרכים של תנאי הפעלה שונים, ובעלי פונקציות התחלה רכה- ובלימה מהירה. מנועי VFD תומכים בוויסות מהירות ללא מדרגות מ-0 עד 100%.

9. יציבות תפעולית: מנועים רגילים המונעים על ידי ממירי תדר סובלים מהפרעות רמפה חמורות. מנועי ממירי תדר מפחיתים את הפרשי הרעש והמתח באמצעות עיצוב סוללה אופטימלי. הם גם משתמשים במיסבים מיוחדים ובחומרים נגד-הזדקנות, ומאריכים את חיי השירות שלהם ב-50% בהשוואה למנועים רגילים.

10. יישומים שונים: מנועים רגילים מתאימים ליישומים הדורשים יציבות במהירות גבוהה, כניסת זרם התנעה נמוכה ותחזוקה קלה, כגון מאווררים ומשאבות. מנועי ממירי תדר, לעומת זאת, משמשים ביישומים הדורשים בקרת מהירות גבוהה, יעילות תפעולית גבוהה וחיסכון באנרגיה, כגון מכונות CNC, מעליות, מכונות טקסטיל ומדחסים.