المحركات ذات التردد المتغير مقابل المحركات ذات التردد الخطي - الاختلافات في التصميم الكهرومغناطيسي وأنظمة العزل

يكمن الاختلاف الأساسي بين المحركات ذات التردد الخطي والمحركات ذات التردد المتغير في التناقض الأساسي بين أهداف التصميم الخاصة بها: تم تحسين المحركات ذات التردد الخطي فقط لظروف التشغيل المقدرة في ظل مصدر طاقة بتردد خط ثابت (عادةً 50 هرتز / 60 هرتز)، وهي مصممة في الأصل لتحقيق تشغيل مستقر بتردد واحد وسرعة ثابتة. في المقابل، تم تصميم المحركات ذات التردد المتغير خصيصًا لظروف العمل ذات التردد المتغير والتي تستوعب نطاقًا واسعًا من الترددات (على سبيل المثال، 0–100 هرتز) وتنظيم السرعة الديناميكي؛ يجب عليهم ضمان الموثوقية والكفاءة عبر السرعات والأحمال المختلفة. ويمر هذا الاختلاف في أهداف التصميم مباشرة من خلال الأبعاد الرئيسية مثل الهيكل الكهرومغناطيسي، ونظام العزل، والتصميم الحراري، مما يحدد في النهاية خصائص الأداء وسيناريوهات التطبيق لهذين النوعين من المحركات.

من منظور التصميم الكهرومغناطيسي، يتم تحديد حجم مساحة المقطع العرضي لموصلات الملفات في المحركات ذات التردد الخطي فقط بناءً على التيار المقدر، مع عدم مراعاة مشكلات الفقد أثناء التشغيل عالي التردد. تتكون قلوبها الحديدية في الغالب من صفائح الفولاذ السيليكونية التقليدية، والتي تميل إلى توليد خسائر كبيرة في التيار الدوامي والتباطؤ في الترددات العالية. بالإضافة إلى ذلك، فإن فجوة الهواء بين الجزء الثابت والعضو الدوار صغيرة نسبيًا، مما يجعل التوافقيات عالية التردد عرضة لإحداث خسائر إضافية. من ناحية أخرى، للتعامل مع نطاق ترددي واسع، تستخدم المحركات ذات التردد المتغير ملفات ملفوفة بخيوط متعددة من الموصلات الرقيقة لتقليل تأثير الجلد عالي التردد، وتعتمد صفائح فولاذية من السيليكون منخفضة الفقد لتقليل فقدان الحديد، وتوسيع فجوة الهواء بشكل مناسب. تعمل هذه الإجراءات على تقليل عزم الدوران الإضافي والخسائر الناتجة عن التوافقيات عالية التردد، وبالتالي تعزيز الاستقرار التشغيلي عند السرعات المنخفضة.

الاختلافات في أنظمة العزل لها نفس القدر من الأهمية. تستخدم محركات التردد الخطي في الغالب مواد عازلة تقليدية من الفئة B أو الفئة F، والتي يمكن أن تلبي معدلات مقاومتها لدرجة الحرارة متطلبات ظروف التشغيل المقدرة لتردد الخط فقط. عند التعرض لبيئات عالية التردد، تميل الفولتية عالية التردد إلى إحداث تفريغ جزئي وتسريع عمر العزل.

في المقابل، تم تجهيز المحركات ذات التردد المتغير بأنظمة عزل متخصصة مقاومة للترددات العالية والإكليل (عادةً عزل من الفئة H). يتم اختيار ورنيش عازل مضاد للكورونا، وتستخدم اللفات أسلاك مغناطيسية مقاومة للكورونا مخصصة للمحركات ذات التردد المتغير. بالإضافة إلى ذلك، يتم تطبيق معالجة العزل المقوى على أطراف اللف. هذه التصميمات تمنع بشكل فعال فشل العزل الناتج عن انهيار الجهد العالي التردد أو التفريغ الجزئي، وبالتالي إطالة عمر خدمة المحركات في ظل ظروف التشغيل ذات التردد المتغير.