Motores de frequência variável versus motores de frequência de linha – Diferenças no projeto eletromagnético e nos sistemas de isolamento

A diferença essencial entre motores de frequência de linha e motores de frequência variável reside na discrepância fundamental de seus objetivos de projeto: Os motores de frequência de linha são otimizados apenas para condições nominais de operação sob uma fonte de alimentação de frequência de linha fixa (normalmente 50 Hz/60 Hz) e são originalmente projetados para alcançar operação estável em uma frequência única e velocidade fixa. Em contraste, os motores de frequência variável são feitos sob medida para condições de trabalho de frequência variável que acomodam uma ampla faixa de frequência (por exemplo, 0–100 Hz) e regulação dinâmica de velocidade; eles devem garantir confiabilidade e eficiência em diferentes velocidades e cargas. Essa diferença nos objetivos do projeto passa diretamente por dimensões importantes, como estrutura eletromagnética, sistema de isolamento e projeto térmico, definindo em última análise as características de desempenho e os cenários de aplicação dos dois tipos de motores.

Do ponto de vista do projeto eletromagnético, a área da seção transversal dos condutores do enrolamento em motores de frequência de linha é dimensionada exclusivamente com base na corrente nominal, sem considerar problemas de perda durante a operação em alta frequência. Seus núcleos de ferro são feitos principalmente de chapas de aço silício convencionais, que tendem a gerar correntes parasitas significativas e perdas por histerese em altas frequências. Além disso, o entreferro entre o estator e o rotor é relativamente pequeno, tornando os harmônicos de alta frequência propensos a induzir perdas adicionais. Por outro lado, para lidar com uma ampla faixa de frequência, os motores de frequência variável empregam enrolamentos enrolados com múltiplos fios de condutores finos para reduzir o efeito pelicular de alta frequência, adotam chapas de aço silício de baixa perda para minimizar a perda de ferro e aumentam adequadamente o entreferro. Estas medidas reduzem o torque adicional e as perdas causadas por harmônicos de alta frequência, melhorando assim a estabilidade operacional em baixas velocidades.

As diferenças nos sistemas de isolamento são igualmente críticas. Os motores de frequência de linha adotam principalmente materiais de isolamento convencionais Classe B ou Classe F, cujas classificações de resistência à temperatura só podem atender aos requisitos das condições operacionais de frequência de linha nominais. Quando expostas a ambientes de alta frequência, as tensões de alta frequência tendem a induzir descargas parciais e acelerar o envelhecimento do isolamento.

Em contraste, os motores de frequência variável são equipados com sistemas de isolamento especializados resistentes a altas frequências e corona (geralmente isolamento Classe H). O verniz de isolamento anti-corona é selecionado e os enrolamentos usam fios magnéticos resistentes a corona dedicados a motores de frequência variável. Além disso, é aplicado tratamento de isolamento reforçado nas extremidades do enrolamento. Esses projetos evitam efetivamente falhas de isolamento causadas por quebra de tensão de alta frequência ou descargas parciais, prolongando assim a vida útil dos motores sob condições de operação de frequência variável.