Değişken Frekanslı Motorlar ve Hat Frekanslı Motorlar - Elektromanyetik Tasarım ve Yalıtım Sistemlerindeki Farklılıklar

Hat frekanslı motorlar ile değişken frekanslı motorlar arasındaki temel fark, tasarım hedeflerindeki temel tutarsızlıkta yatmaktadır: Hat frekanslı motorlar yalnızca sabit hat frekanslı güç kaynağı (tipik olarak 50Hz/60Hz) altında nominal çalışma koşulları için optimize edilmiştir ve orijinal olarak tek bir frekansta ve sabit hızda kararlı çalışma elde etmek üzere tasarlanmıştır. Buna karşılık, değişken frekanslı motorlar, geniş bir frekans aralığına (örn. 0–100Hz) ve dinamik hız düzenlemesine uyum sağlayan değişken frekanslı çalışma koşulları için özel olarak üretilmiştir; farklı hız ve yüklerde güvenilirlik ve verimlilik sağlamalıdırlar. Tasarım hedeflerindeki bu farklılık doğrudan elektromanyetik yapı, yalıtım sistemi ve termal tasarım gibi temel boyutlardan geçerek, sonuçta iki tip motorun performans özelliklerini ve uygulama senaryolarını tanımlar.

Elektromanyetik tasarım açısından bakıldığında, hat frekanslı motorlardaki sarım iletkenlerinin kesit alanı, yüksek frekanslı çalışma sırasındaki kayıp sorunları dikkate alınmaksızın yalnızca nominal akıma göre boyutlandırılır. Demir çekirdekleri çoğunlukla, yüksek frekanslarda önemli girdap akımı ve histerezis kayıpları üretme eğiliminde olan geleneksel silikon çelik saclardan yapılmıştır. Ek olarak, stator ile rotor arasındaki hava boşluğu nispeten küçüktür, bu da yüksek frekanslı harmoniklerin ek kayıplara neden olmasına yatkın hale getirir. Öte yandan, geniş bir frekans aralığıyla başa çıkmak için, değişken frekanslı motorlar, yüksek frekanslı yüzey etkisini azaltmak için çok sayıda ince iletken tel ile sarılmış sargılar kullanır, demir kaybını en aza indirmek için düşük kayıplı silikon çelik levhalar kullanır ve hava boşluğunu uygun şekilde genişletir. Bu önlemler, yüksek frekanslı harmoniklerin neden olduğu ek torku ve kayıpları azaltır, böylece düşük hızlarda çalışma stabilitesini artırır.

Yalıtım sistemlerindeki farklılıklar da aynı derecede kritiktir. Hat frekansı motorları çoğunlukla, sıcaklık direnci değerleri yalnızca nominal hat frekansı çalışma koşullarının gereksinimlerini karşılayabilen geleneksel B Sınıfı veya F Sınıfı yalıtım malzemelerini kullanır. Yüksek frekanslı ortamlara maruz kaldığında, yüksek frekanslı voltajlar kısmi deşarjlara neden olma ve yalıtımın eskimesini hızlandırma eğilimindedir.

Buna karşılık değişken frekanslı motorlar, yüksek frekanslara ve koronaya (genellikle H Sınıfı izolasyon) dayanıklı özel izolasyon sistemleriyle donatılmıştır. Korona önleyici izolasyon cilası seçilmiştir ve sargılarda değişken frekanslı motorlara ayrılmış koronaya dayanıklı mıknatıs telleri kullanılmıştır. Ayrıca sarım uçlarına takviyeli izolasyon işlemi uygulanmaktadır. Bu tasarımlar, yüksek frekanslı voltaj arızası veya kısmi deşarjların neden olduğu izolasyon arızasını etkili bir şekilde önler, böylece değişken frekanslı çalışma koşulları altında motorların servis ömrünü uzatır.