Indukcijski motori: Protumjere za suzbijanje harmonika višeg-reda

Indukcijski motorinaširoko se primjenjuju u industrijskoj proizvodnji i svakodnevnom radu zbog svoje jednostavne strukture, pouzdanog rada i niskih troškova proizvodnje. Međutim, harmonijske smetnje uvijek su bile ključni čimbenik koji je ograničavao radnu izvedbu i životni vijek indukcijskih motora. Inherentne strukturne karakteristike motora temeljno uzrokuju stvaranje harmonika višeg -reda. Postojanje zuba i utora na jezgrama statora i rotora, ne-sinusoidalna prostorna raspodjela magnetomotorne sile namota i neravnomjeran stupanj zasićenja unutarnjeg sustava magnetskog kruga zajedno će izobličiti magnetsko polje zračnog-procjepa. Kao rezultat toga, unutar motora se generiraju različiti stupnjevi-harmoničnih magnetskih polja višeg reda, što ozbiljno utječe na stabilan rad indukcijskih motora.

Harmonijska magnetska polja-reda proizvest će dodatne parazitne momente koji degradiraju ukupnu izvedbu motora, a koji se uglavnom dijele na asinkroni parazitni moment i sinkroni parazitni moment. Što se tiče asinkronog parazitnog momenta, 5. i 7. harmonijska magnetska polja višeg -reda donose najistaknutije štetne utjecaje. Takvo izobličenje zakretnog momenta izravno će deformirati krivulju karakteristike zakretnog momenta motora i uvelike pogoršati performanse pokretanja indukcijskog motora. U praktičnom radu, harmonijsko magnetsko polje rotora inducirano harmonijskom strujom statora može imati isti broj para polova kao i drugo harmonijsko magnetsko polje statora. Pod određenim uvjetima brzine rotacije, dva magnetska polja s jednakim parovima polova okretat će se sinkrono u zračnom rasporu i održavati relativno statičko stanje, stvarajući tako sinkroni parazitni moment sličan onom kod sinkronih motora. Konkretno, ako se sinkroni parazitni moment pojavi pri nultoj brzini, motor neće uspjeti normalno dovršiti proces pokretanja i čak uzrokovati neuspjeh pokretanja.

Za učinkovito uklanjanje štetnih učinaka parazitskog momenta i harmonika višeg -reda na rad motora, sve mjere optimizacije zaindukcijski motoriusmjereni su na smanjenje i potiskivanje harmonika višeg-reda u dizajnu i proizvodnji motora.

Iskrivljeni utori statora i rotora jedna su od najčešće usvojenih mjera suzbijanja. Uzimajući u obzir pogodnost tehnologije proizvodnje i obrade, zakrivljeni utori rotora se više koriste u stvarnoj proizvodnji, čime se može postići izvanredan učinak suzbijanja elektromagnetske buke motora uzrokovane harmonicima. Unatoč tome, iskrivljena struktura utora će povećati reaktanciju curenja motora, donoseći neizbježne nuspojave kao što su smanjeni faktor snage i smanjeni maksimalni izlazni moment.

Podešavanje zračnog raspora statora-rotora još je jedna jednostavna i izvediva mjera poboljšanja. Optimiziranjem ujednačenosti zračnog raspora između statora i rotora ili odgovarajućim povećanjem širine zračnog raspora, izobličenje magnetskog polja zračnog-prozora može se učinkovito poboljšati, a sadržaj harmonika višeg{3}}reda može se značajno smanjiti. Međutim, ova metoda će povećati struju magnetiziranja motora, što će također dovesti do pogoršanja faktora snage i smanjiti ukupnu radnu učinkovitost motora.

U fazi elektromagnetskog dizajna motora, optimizacija strukturnih parametara temeljni je način za potiskivanje harmonika. Dizajneri bi trebali izbjegavati usvajanje namota s frakcijskim-utorima što je više moguće. Razumna primjena kratko{3}}namota i integralnih-utornih namota može učinkovito oslabiti i eliminirati 5. i 7. glavne harmonike višeg{7}}reda. Osim toga, znanstveno i razumno podudaranje brojeva utora statora i rotora može fundamentalno eliminirati nepovoljnu interferenciju sinkronog parazitskog momenta, kako bi se ostvario učinkovit i stabilan radindukcijski motori.