Motors d'inducció: contramesures per suprimir els harmònics d'ordre{0}}superior

Motors d'inducciós'apliquen àmpliament en la producció industrial i el funcionament diari a causa de la seva estructura senzilla, funcionament fiable i baix cost de fabricació. Tanmateix, la interferència harmònica sempre ha estat un factor clau que restringeix el rendiment operatiu i la vida útil dels motors d'inducció. Les característiques estructurals inherents dels motors provoquen fonamentalment la generació d'harmònics d'ordre superior-. L'existència de dents i ranures als nuclis de l'estator i del rotor, la distribució espacial no-sinusoïdal de la força magnetomotriu del bobinat i el grau de saturació desigual del sistema de circuit magnètic intern distorsionarà conjuntament el camp magnètic de l'espai-aire. Com a resultat, a l'interior del motor es generen diferents graus de camps magnètics harmònics d'ordre superior-que afecten greument el funcionament estable dels motors d'inducció.

Els camps magnètics harmònics d'ordre -superior produiran parells paràsits addicionals que degraden el rendiment global del motor, que es divideixen principalment en parell paràsit asíncron i paràsit sincrònic. Pel que fa al parell paràsit asíncron, els camps magnètics harmònics de 5è i 7è ordre superior -porten els impactes adversos més destacats. Aquesta distorsió del parell deformarà directament la corba característica del parell del motor i empitjorarà molt el rendiment d'arrencada del motor d'inducció. En el funcionament pràctic, el camp magnètic harmònic del rotor induït pel corrent harmònic de l'estator pot tenir el mateix número de parell de pols que un altre camp magnètic harmònic de l'estator. Sota una condició de velocitat de rotació específica, els dos camps magnètics amb parells de pols iguals giraran de manera sincrònica a l'entrefer i mantindran un estat relativament estàtic, formant així un parell paràsit sincrònic similar al dels motors síncrons. En particular, si el parell paràsit síncron es produeix a velocitat zero, el motor no pot completar el procés d'arrencada amb normalitat i fins i tot provocarà una fallada d'arrencada.

Per eliminar eficaçment els efectes adversos del parell paràsit i dels harmònics d'ordre superior-en el funcionament del motor, totes les mesures d'optimització permotors d'induccióes centren a reduir i suprimir els-harmònics d'ordre superior en el disseny i la fabricació de motors.

Les ranures inclinades de l'estator i el rotor són una de les mesures de supressió més utilitzades. Tenint en compte la comoditat de la tecnologia de producció i processament, les ranures inclinades del rotor s'utilitzen més àmpliament en la producció real, cosa que pot aconseguir un efecte de supressió notable sobre el soroll electromagnètic del motor causat pels harmònics. No obstant això, l'estructura de ranura esbiaixada augmentarà la reactància de fuites del motor, provocant efectes secundaris inevitables, com ara un factor de potència reduït i una disminució del parell de sortida màxim.

L'ajust de l'entrefer del rotor de l'estator- és una altra mesura de millora senzilla i factible. Optimitzant la uniformitat de l'entrefer entre l'estator i el rotor o augmentant adequadament l'amplada de l'entrefer, es pot millorar de manera efectiva la distorsió del camp magnètic de l'espai d'aire i es pot reduir significativament el contingut d'harmònics d'ordre superior-. Tanmateix, aquest mètode augmentarà el corrent de magnetització del motor, la qual cosa també comportarà el deteriorament del factor de potència i reduirà l'eficiència de funcionament general del motor.

En l'etapa de disseny electromagnètic del motor, l'optimització dels paràmetres estructurals és la forma fonamental de suprimir els harmònics. Els dissenyadors haurien d'evitar tant com sigui possible l'adopció de bobinatges-de ranura fraccionada. L'aplicació raonable d'enrotllaments de pas curt-i d'enrotllaments-de ranura integral pot debilitar i eliminar efectivament els harmònics d'ordre superior-de 5è i 7è. A més, la concordança científica i raonable dels números de ranura de l'estator i el rotor pot eliminar fonamentalment la interferència adversa del parell paràsit sincrònic, per tal d'aconseguir un funcionament eficient i estable demotors d'inducció.