ElektroPrůmysl.cz, září 2014

Elektro Průmysl .cz ENERGETIKA, POHONY A MĚNIČE FREKVENCE 10 | září 2014 Ztráty a jejich působení u asynchronních motorů napájených z napěťových měničů Napěťové měniče přikládají svoje výstupní napětí na přidružené motory. Výstupní napětí syntetizuje sinusovou vlnu za použití kvazi-pravoúhlých impulzů napětí se strmým sklonem a přibližně konstantní amplitudou (dvouúrovňové měniče přikládají mezivrcholovou hodnotu stejnosměrného napětí meziobvodu). Kromě dobře známých ztrát vyvolaných základním napětím a proudem vytváří ne- sinusové napájení z měniče v motoru pří- davné ztráty. Tyto přídavné ztráty závisejí na otáčkách, napětí a proudu, na tvaru vlny výstupního napětí měniče a na konstrukč- ním provedení a velikosti motoru. Nejsou-li zajištěny ani sériové indukčnosti ani filtry, mohou tyto ztráty dosáhnout až 10% - 20% základních ztrát u dvouúrovňových měničů, a tedy až asi 1 % až 2 % jmenovitého výko- nu motoru, přičemž se zvětšující se velikostí motoru se ztráty snižují. U trojúrovňových měničů jsou přídavné ztráty vyvolané na- pájením z měničů nižší, v typickém případě 0,2 % až 1 % jmenovitého výkonu. Velikost a charakteristické vlastnosti přídavných ztrát vyvolaných napájením z měničů závisejí na konstrukčním prove- dení motoru, na typu a parametrech měni- če a na použití obvodů s filtry. Lokalizace přídavných ztrát vyvolaných napájením z měničů a způsoby jejich omezení Pro výstupní impulzy měniče se motor jeví jako impedance závislá na kmitočtu. Ztráty této impedance jsou většinou vyvolány ski- nefektem ve vodičích (hlavně u tyčí rotoru, v některých případech také u statorových vodičů) a vířivými proudy v cestách rozpty- lového toku (zejména u plechů). Ze zkušeností vyplývá, že přídavné ztrá- ty vyvolané napájením z měničů jsou nezá- vislé na zatížení. Vliv nasycení (v důsledku toku nebo proudu) je malý a přídavné ztrá- ty vyvolané napájením z měniče mohou být minimalizovány různými opatřeními při návrhu, například: • návrhem rotoru s menším skinefektem; • návrhem statorového vinutí s menším skinefektem; • otevřenými drážkami rotoru; • zabráněním zkratůmmezi plechy rotoru; • tenčími statorovými a rotorovými ple- chy pro omezení ztrát vířivými proudy; • sníženými ztrátami vířivými proudy v sé- riových tlumivkách nebo filtrech. Charakteristické vlastnosti měniče zaměřené na snížení ztrát motoru Snížení základních ztrát Na obr. 1 jsou příklady ztrát naprázdno a při plném zatížení pro motor 37 kW, 50 Hz napájený ze sinusového zdroje a z napě- ťového měniče 5,5 kHz. Je zřejmé, že pří- davné ztráty vyvolané napájením s pulzně šířkovou modulací (PWM) jsou ve srovnání se základními ztrátami malé. Nejvýznamnějších výhod napájení z mě- ničů se dosáhne optimalizací toku motoru v závislosti na zatížení (například zmenše- ním toku při částečném zatížení), protože