Hebrew 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hindi 
מנועי AC נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים כגון ייצור תעשייתי, תחבורה ובתים חכמים בשל יתרונותיהם של מבנה פשוט, אמינות גבוהה ועלות נמוכה. טכנולוגיית ויסות מהירות בתדר משתנה הפכה לשיטה המרכזית לוויסות מהירות מנועי AC מכיוון שהיא יכולה להשיג שליטה מדויקת במהירות המנוע ולשפר משמעותית את יעילות ניצול האנרגיה. עם זאת, ביישומים מעשיים, מנועי AC נוטים להתחממות יתר ועומס יתר במהלך ויסות מהירות בתדר משתנה, מה שלא רק מפחית את יעילות הפעולה של המנוע אלא גם עלול לקצר את חיי השירות של המנוע ואף לגרום לכשלים בציוד. הבהרת הגורמים לתופעה זו ונקיטת צעדי דיכוי ממוקדים הם בעלי חשיבות רבה להבטחת פעולה יציבה ואמינה של מנועי AC.
1. גורמים עיקריים להתחממות יתר ועומס יתר במנועי AC במהלך ויסות מהירות בתדר משתנה
התרחשות התחממות יתר ועומס יתר במנועי AC במהלך ויסות מהירות בתדר משתנה היא תוצאה של השפעה משולבת של גורמים מרובים, ואת הגורמים העיקריים ניתן לסכם לשלוש הנקודות הבאות: ראשית, הפסדי הרמוניה מוגברים. יציאת הממיר אינה גל סינוס אידיאלי אלא צורת גל של אפנון רוחב פולס (PWM), המכילה מספר רב של הרמוניות מסדר גבוה. הרמוניות אלו ייצרו הפסדי הרמוניה נוספים בסלילי הסטטור, מוטות הרוטור וליבת הברזל של המנוע, והפסדי ההרמוניה מומרים לחום, מה שמוביל לעלייה בטמפרטורת המנוע. במיוחד בתנאי ויסות מהירות בתדר נמוך, התוכן ההרמוני של מתח המוצא של הממיר גבוה יותר, וההפסדים ההרמוניים בולטים יותר, מה שיכול בקלות לגרום להתחממות יתר ועומס יתר. שנית, רוויה מגנטית ואובדן ברזל מוגבר. במהלך ויסות מהירות בתדר משתנה, כדי להבטיח שטף מגנטי קבוע של המנוע, בדרך כלל מאמצים את אסטרטגיית הבקרה של "יחס מתח-תדר קבוע". עם זאת, בטווח התדרים הנמוכים, ירידת המתח של התנגדות הסטטור של המנוע משמעותית יחסית; אם לא מבוצע פיצוי מתח, השטף המגנטי בפועל לא יהיה מספיק. מצד שני, פיצוי מוגזם יגרום לרוויה מגנטית, שתגדיל מאוד את אובדן ההיסטרזיס ואת אובדן הזרם המעורבל (המכונים יחד אובדן ברזל) של ליבת הברזל. העלייה באובדן הברזל מגבירה ישירות את חימום המנוע. שלישית, ירידה ביעילות מערכת הקירור. מערכת הקירור של מנועי AC (כגון מאווררים) מחוברת ברובה באופן קשיח לציר המנוע, ונפח אוויר הקירור שלה פרופורציונלי למהירות המנוע. בתנאי תדר נמוך של ויסות מהירות תדר משתנה, מהירות המנוע יורדת, מהירות המאוורר יורדת בהתאם, נפח אוויר הקירור מצטמצם מאוד, החום שנוצר על ידי המנוע אינו יכול להתפזר בזמן, והצטברות החום גורמת לטמפרטורת המנוע לעלות, ובכך להפעיל הגנה מפני עומס יתר.
2. אמצעים טכניים לדיכוי התחממות יתר ועומס יתר
לאור הסיבות הנ"ל, ניתן להשתמש באמצעים הטכניים הבאים כדי לדכא ביעילות את תופעת התחממות יתר ועומס יתר של מנועי AC במהלך ויסות מהירות בתדר משתנה: ראשית, יש למטב את אסטרטגיית בקרת הממיר כדי להפחית הפסדי הרמוניות. מצד אחד, יש לאמץ טכנולוגיית אפנון PWM בעלת ביצועים גבוהים, כגון אפנון רוחב פולס וקטורי מרחבי (SVPWM). בהשוואה לאפנון רוחב פולס סינוסואידי (SPWM) המסורתי, SVPWM יכול להפחית ביעילות את התוכן ההרמוני של מתח המוצא של הממיר ולהפחית הפסדי הרמוניות. מצד שני, יש ליישם פיצוי מתח בתחום התדרים הנמוכים. על ידי חישוב מדויק של ירידת מתח התנגדות הסטטור, יש להגדיל את מתח המוצא של הממיר בצורה מתאימה כדי להבטיח שטף מגנטי קבוע ולמנוע אובדן ברזל מוגבר הנגרם מרוויה מגנטית. בנוסף, חלק מהממירים המתקדמים מצוידים בפונקציות דיכוי הרמוניות, שיכולות להחליש עוד יותר את השפעת ההרמוניות באמצעות מסננים מובנים. שנית, יש לשפר את מערכת קירור המנוע כדי לשפר את יעילות פיזור החום. עבור מנועים הפועלים בתדרים נמוכים במשך זמן רב, ניתן להשתמש במאוורר קירור המונע באופן עצמאי. המאוורר מופעל על ידי ספק כוח ייעודי, שאינו מושפע ממהירות המנוע, מה שמבטיח נפח אוויר קירור יציב בכל מהירות. במקביל, ניתן למטב את מבנה פיזור החום של המנוע, כגון הגדלת מספר גופי הקירור, שימוש בחומרי פיזור חום יעילים במיוחד, או התקנת התקני קירור מאולץ (כגון צינורות קירור ומאווררי פיזור חום) על בית המנוע כדי לשפר את יעילות העברת החום. שלישית, יש לבחור מנועים מיוחדים בתדר משתנה כדי להתאים לדרישות ויסות המהירות מהמקור. מנועים מיוחדים בתדר משתנה מתוכננים במלואם תוך התחשבות במאפייני ויסות מהירות התדר המשתנה, אימוץ התנגדות סטטור נמוכה יותר, חומרי ליבה טובים יותר ומבני סליל, אשר יכולים להפחית ביעילות הפסדי הרמוניה ואובדן ברזל. במקביל, מערכות הקירור שלהם מתוכננות לרוב באופן עצמאי כדי להבטיח אפקטים של פיזור חום במהירויות שונות. בהשוואה למנועי AC רגילים, בעיית החימום של מנועים מיוחדים בתדר משתנה בתנאי ויסות מהירות תדר משתנה משופרת משמעותית, וקיבולת העומס חזקה יותר. רביעית, ניטור בזמן אמת והגנה חכמה למניעת סיכוני עומס יתר. יש להתקין חיישני טמפרטורה וחיישני זרם במערכת בקרת המנוע כדי לנטר בזמן אמת פרמטרים מרכזיים כגון טמפרטורת סליל המנוע וזרם הסטטור. כאשר הטמפרטורה המנוטרת עולה על הסף או כאשר מתרחש עומס יתר של הזרם, הממיר נוקט אוטומטית באמצעי הגנה כגון הפחתת תדר והפחתת עומס כדי למנוע נזק למנוע הנגרם מחימום מתמשך. במקביל, ניתן להשיג פיזור דינמי מאוזן של עומסים באמצעות אופטימיזציה של אלגוריתמים של מערכת הבקרה.הפחתת הסבירות שהמנוע יפעל תחת תנאי עומס כבדים למשך זמן רב.
לסיכום, תופעת התחממות יתר ועומס יתר של מנועי AC במהלך ויסות מהירות בתדר משתנה נגרמת בעיקר עקב הפסדים הרמוניים מוגברים, רוויה מגנטית עם אובדן ברזל מוגבר וירידה ביעילות הקירור. על ידי אופטימיזציה של אסטרטגיית בקרת הממיר, שיפור מערכת הקירור, בחירת מנועים מיוחדים בתדר משתנה ויישום ניטור והגנה בזמן אמת ואמצעים טכניים אחרים, ניתן לדכא בעיה זו ביעילות, להבטיח פעולה יציבה, יעילה ואמינה של מנועי AC בתנאי ויסות מהירות בתדר משתנה, להאריך את חיי השירות של הציוד ולשפר את הכלכלה והבטיחות של מערכת ההולכה כולה.
