Indukčné motory: Protiopatrenia na potlačenie vyšších harmonických{0}}riadkov

Indukčné motorysú široko používané v priemyselnej výrobe a každodennej prevádzke vďaka svojej jednoduchej štruktúre, spoľahlivej prevádzke a nízkym výrobným nákladom. Harmonické rušenie však bolo vždy kľúčovým faktorom obmedzujúcim prevádzkový výkon a životnosť indukčných motorov. Vlastné štrukturálne charakteristiky motorov zásadne spôsobujú generovanie vyšších-harmonických rád. Existencia zubov a štrbín na jadrách statora a rotora, nesínusové priestorové rozloženie magnetomotorickej sily vinutia a nerovnomerný stupeň nasýtenia systému vnútorného magnetického obvodu budú spoločne deformovať magnetické pole vzduchovej-medzery. Výsledkom je, že vo vnútri motora sa vytvárajú rôzne stupne vyšších-rád harmonických magnetických polí, ktoré vážne ovplyvňujú stabilnú prevádzku indukčných motorov.

Harmonické magnetické polia vyššieho{0} rádu budú produkovať dodatočné parazitné krútiace momenty, ktoré zhoršujú celkový výkon motora a ktoré sa delia najmä na asynchrónny parazitný krútiaci moment a synchrónny parazitný krútiaci moment. Čo sa týka asynchrónneho parazitného krútiaceho momentu, harmonické magnetické polia 5. a 7. vyššieho-radu prinášajú najvýraznejšie nepriaznivé vplyvy. Takéto skreslenie krútiaceho momentu priamo deformuje charakteristiku krútiaceho momentu motora a výrazne zhorší štartovací výkon indukčného motora. V praktickej prevádzke môže mať harmonické magnetické pole rotora indukované harmonickým prúdom statora rovnaký počet pólových párov ako iné harmonické magnetické pole statora. Pri špecifickej rýchlosti otáčania sa dve magnetické polia s rovnakými pólovými pármi budú vo vzduchovej medzere otáčať synchrónne a udržiavať relatívne statický stav, čím vytvárajú synchrónny parazitný krútiaci moment podobný krútiacemu momentu synchrónnych motorov. Najmä, ak sa synchrónny parazitný krútiaci moment vyskytne pri nulových otáčkach, motor nedokáže normálne dokončiť štartovací proces a dokonca spôsobí zlyhanie štartovania.

Všetky optimalizačné opatrenia preindukčné motorysa zameriavajú na znižovanie a potláčanie harmonických{0}}radov vyšších rádov pri konštrukcii a výrobe motorov.

Šikmé štrbiny statora a rotora sú jedným z najčastejšie používaných opatrení na potlačenie. Vzhľadom na pohodlie výroby a technológie spracovania sa v skutočnej výrobe častejšie používajú šikmé štrbiny rotora, čo môže dosiahnuť pozoruhodný účinok na potlačenie elektromagnetického hluku motora spôsobeného harmonickými. Šikmá štrbinová štruktúra však zvýši únikovú reaktanciu motora, čo prinesie nevyhnutné vedľajšie účinky, ako je znížený účinník a znížený maximálny výstupný krútiaci moment.

Nastavenie vzduchovej medzery rotora-statora je ďalším jednoduchým a uskutočniteľným opatrením na zlepšenie. Optimalizáciou rovnomernosti vzduchovej medzery medzi statorom a rotorom alebo vhodným zväčšením šírky vzduchovej medzery možno efektívne zlepšiť skreslenie magnetického poľa vzduchovej-medzery a výrazne znížiť obsah vyšších-harmonických rád. Tento spôsob však zvýši magnetizačný prúd motora, čo povedie aj k zhoršeniu účinníka a zníženiu celkovej prevádzkovej účinnosti motora.

Vo fáze elektromagnetického návrhu motora je optimalizácia štrukturálnych parametrov základným spôsobom potlačenia harmonických. Dizajnéri by sa mali čo najviac vyhýbať používaniu zlomkových-vinutí slotov. Rozumné použitie vinutia s krátkym -rozstupom a integrálneho{4}}vinutia slotu môže účinne oslabiť a eliminovať 5. a 7. hlavné harmonické-rady. Okrem toho, vedecké a rozumné zladenie čísel statorových a rotorových štrbín môže zásadne eliminovať nepriaznivé rušenie synchrónneho parazitného krútiaceho momentu, aby sa dosiahla efektívna a stabilná prevádzkaindukčné motory.