Tillförlitlig 400 Hz teknik

400 Hz - Högfrekvens

   
Ordet högfrekvens är ett uttryck som ofta används för att beskriva en typ av elektrisk "ström", nämligen "växelström" med en högre frekvens än standard 50 till 60 Hz.
Normal frekvens = 50 eller 60 Hz = 50 eller 60 cykler per sekund.

Hög frekvens, i vårt fall, är högst 500 Hz = 500 cykler per sekund.

Hög frekvens, i fallet med många andra leverantörer av HF-driven håltagningsutrustning, är 1000 Hz = 1000 svängningar per sekund.

 


Mer om 400 Hz vs. 1000 Hz »
 
 

Illustration av frekvens
 

Varför högre frekvens än 50 Hz?


Anledningen till att vi vill använda en högre frekvens än 50 Hz är att vi vill att elmotorn ska rotera med högre hastighet än en standardmotor.
Om vridmomentet är konstant, ger högre frekvens (Hz) -> högre hastighet (v/min) -> högre effekt.

En elektrisk asynkron 3-fasmotor i en viss storlek, som producerar ett visst moment, kan ge en högre effekt om rotationshastigheten i motorn ökar. För att få motorn att rotera snabbare, måste det magnetiska fältet också rotera snabbare och detta görs genom att öka frekvensen för strömmen.

Om vridmomentet i motorn hålls konstant, kommer effekten att öka proportionellt med den ökande frekvensen. Om frekvensen fördubblas, fördubblas hastigheten på motorn, och om vridmomentet är konstant,
fördubblas även effekten.



400 Hz vs. 1000 Hz


Som redan nämnts, om en motors rotationshastighet fördubblas och vridmomentet hålls konstant, fördubblas uteffekten. Så, i teorin, ju högre frekvens desto mindre och lättare kommer motorn att vara, för samma uteffekt.

Men det finns en praktisk sida av allt och vi har tittat mer på tillförlitlighet än att optimera vikt/effektförhållandet. I motsats till de flesta andra tillverkare har vi valt att arbeta med 400 Hz som vår basfrekvens. Detta är en branschstandard för motorer som används inom flygindustrin. En 4-polig motor som drivs av 400 Hz kommer att rotera med en nominell hastighet på 12 000 v/min. En 4-polig motor som drivs av 1000 Hz roterar med en nominell hastighet på 30 000 v/min.


  P = M x N
       9550

P = Effekt i kW
M = vridmomen in Nm
N = rotationshastighet i revolutioner per minute
9550 = constant

Exempel på ett 50 Hz system och en 4-polig motor, motorhastighet 1.450 rpm:

P = 11 Nm x 1450 v/min = 1.67 kW
                 9550

Exempel på ett 440 Hz system och en 4-polig motor, motorhastighet 13.000 rpm:

P = 11 Nm x 13000 v/min = 15 kW
                 9550

Exempel på ett 1000 Hz system och en 4-polig motor, motorhastighet 29.000 rpm:

P = 11 Nm x 29000 v/min = 33.4 kW
                 9550


Effekten är proportionell till hastigheten.

Eftersom vi på Tractive föredrar att basera vår utveckling av nya maskiner på sunda principer, var 1000 Hz aldrig ett alternativ. Att få lager att överleva i denna tuffa miljö är inte lätt och det kommer att ge kunden återkommande problem på sikt. Vi kör våra motorer med en nominell frekvens på 400 Hz och vi går upp till 500 Hz som högst. Detta gör att lager och tätringar får en lång livslängd och maskinen är tillförlitlig utan behov av frekvent service.

Eftersom vi kör våra motorer på 12 000 v/min har vi en viss straffvikt, men det går att kompensera för detta genom att välja en motor av hög kvalitet som har en rotor med kopparledare. Denna handbyggda motor ger ca. 30% mer uteffekt än en gjuten aluminiumrotor men är också mycket dyrare att producera. Vi är trots detta övertygade om att detta är rätt väg att ta eftersom en maskins prestanda och tillförlitlighet över lång tid är en mycket viktig faktor. En något större investering i en motor med högre kvalitet leder i det här fallet till minskade underhållskostnader på längre sikt.
 
   

          
Stator och rotor med kopparledare