בעיות טכניות של מנוע המופעל על ידי ספק כוח בתדר משתנה

ההבדל העיקרי בין מנוע המופעל על ידי ספק כוח להמרת תדר לבין מנוע המופעל על ידי גל סינוס בתדר הספק הוא שמצד אחד, הוא פועל בטווח תדרים רחב מתדר נמוך לתדר גבוה, ומצד שני, צורת הגל של ההספק אינה סינוסואידלית. באמצעות ניתוח סדרות פורייה של צורת הגל של המתח, צורת הגל של ספק הכוח מכילה יותר מ-2N הרמוניות בנוסף לרכיב הגל הבסיסי (גל הבקרה) (מספר גלי המודולציה הכלולים בכל מחצית של גל הבקרה הוא N). כאשר ממיר AC SPWM מוציא הספק ומפעיל אותו על המנוע, צורת הגל של הזרם על המנוע תופיע כגל סינוס עם הרמוניות מונחיות זו על זו. הזרם ההרמוני ייצור רכיב שטף מגנטי פועם במעגל המגנטי של המנוע האסינכרוני, ורכיב השטף המגנטי הפועם מונח על השטף המגנטי הראשי, כך שהשטף המגנטי הראשי מכיל רכיב שטף מגנטי פועם. רכיב השטף המגנטי הפועם גורם גם למעגל המגנטי להיות רווי, מה שיש לו את ההשפעות הבאות על פעולת המנוע:

1. נוצר שטף מגנטי פועם

ההפסדים גדלים והיעילות יורדת. מכיוון שהפלט של ספק הכוח בתדר משתנה מכיל מספר רב של הרמוניות מסדר גבוה, הרמוניות אלו ייצרו את צריכת הנחושת והברזל המתאימה, מה שמפחית את יעילות התפעול. אפילו טכנולוגיית רוחב הפולס הסינוסואידלי SPWM, הנמצאת בשימוש נרחב כיום, רק מעכבת את ההרמוניות הנמוכות ומפחיתה את מומנט הפעימה של המנוע, ובכך מאריכה את טווח הפעולה היציב של המנוע במהירות נמוכה. וההרמוניות הגבוהות יותר לא רק שלא פחתו, אלא גם גדלו. באופן כללי, בהשוואה לספק הכוח סינוס בתדר הספק, היעילות מופחתת ב-1% עד 3%, וגורם ההספק מופחת ב-4% עד 10%, כך שאובדן ההרמוניות של המנוע תחת ספק הכוח להמרת תדר הוא בעיה גדולה.

ב) יצירת ויברציות ורעש אלקטרומגנטיים. עקב קיומם של סדרה של הרמוניות מסדר גבוה, ייווצרו גם ויברציות ורעש אלקטרומגנטיים. כיצד להפחית ויברציות ורעש היא כבר בעיה עבור מנועים המופעלים על ידי גל סינוס. עבור מנוע המופעל על ידי ממיר, הבעיה הופכת למסובכת יותר עקב האופי הלא סינוסואידי של ספק הכוח.

ג) מומנט פועם בתדר נמוך מתרחש במהירות נמוכה. סינתזה של כוח מגנטי הרמוני וזרם הרמוני של הרוטור, וכתוצאה מכך נוצר מומנט אלקטרומגנטי הרמוני קבוע ומומנט אלקטרומגנטי הרמוני מתחלף. מומנט אלקטרומגנטי הרמוני מתחלף יגרום לפעימה של המנוע, ובכך ישפיע על הפעולה היציבה במהירות נמוכה. גם אם נעשה שימוש במצב אפנון SPWM, בהשוואה לספק כוח סינוס בתדר הספק, עדיין תהיה מידה מסוימת של הרמוניות מסדר נמוך, אשר ייצרו מומנט פועם במהירות נמוכה וישפיעו על הפעולה היציבה של המנוע במהירות נמוכה.

2. יצירת מתח אימפולס ומתח צירי (זרם) לבידוד

א) מתרחש מתח נחשול. כאשר המנוע פועל, המתח המופעל לעיתים קרובות מתווסף למתח הנחשול שנוצר כאשר הרכיבים בהתקן המרת התדר עוברים קומוטציה, ולפעמים מתח הנחשול גבוה, מה שגורם להתחשמלות חוזרות ונשנות לסליל ולנזק לבידוד.

ב) יצירת מתח צירי וזרם צירי. יצירת מתח הציר נובעת בעיקר מחוסר איזון במעגל המגנטי ותופעת אינדוקציה אלקטרוסטטית, שאינה חמורה במנועים רגילים, אך בולטת יותר במנועים המופעלים על ידי ספק כוח בתדר משתנה. אם מתח הציר גבוה מדי, מצב הסיכה של שכבת השמן בין הציר למסב ייפגע, וחיי השירות של המיסב יתקצרו.

ג) פיזור חום משפיע על אפקט פיזור החום כאשר הוא פועל במהירות נמוכה. בשל טווח ויסות המהירות הגדול של מנוע בתדר משתנה, הוא פועל לעתים קרובות במהירות נמוכה בתדר נמוך. בשלב זה, מכיוון שהמהירות נמוכה מאוד, אוויר הקירור המסופק על ידי שיטת הקירור העצמי בה משתמש המנוע הרגיל אינו מספיק, ואפקט פיזור החום מצטמצם, ויש להשתמש בקירור מאוורר עצמאי.

השפעה מכנית נוטה לתהודה, באופן כללי, כל מכשיר מכני יגרום לתופעת תהודה. עם זאת, מנוע הפועל בתדר ומהירות קבועים של הספק צריך להימנע מתהודה עם תגובת התדר החשמלית המכנית הטבעית של 50 הרץ. כאשר המנוע מופעל באמצעות המרת תדרים, לתדר הפעולה יש טווח רחב, ולכל רכיב יש תדר טבעי משלו, מה שקל לגרום לו להדהד בתדר מסוים.