Induktionsmotorer: Modforanstaltninger til at undertrykke højere-ordensharmoniske

Induktionsmotoreranvendes i vid udstrækning i industriel produktion og daglig drift på grund af deres enkle struktur, pålidelige drift og lave produktionsomkostninger. Harmonisk interferens har dog altid været en nøglefaktor, der begrænser induktionsmotorers driftsydelse og levetid. Motorernes iboende strukturelle karakteristika forårsager grundlæggende generering af højere-ordens harmoniske. Tilstedeværelsen af ​​tænder og slidser på stator- og rotorkerner, den ikke-sinusformede rumlige fordeling af viklingsmagnetomotoriske kraft og den ujævne mætningsgrad af det interne magnetiske kredsløbssystem vil tilsammen forvrænge luftgabets magnetfelt. Som følge heraf genereres varierende grader af højere-ordens harmoniske magnetiske felter inde i motoren, hvilket alvorligt påvirker den stabile drift af induktionsmotorer.

De højere -ordens harmoniske magnetiske felter vil producere yderligere parasitiske drejningsmomenter, der forringer motorens samlede ydeevne, som hovedsageligt er opdelt i asynkront parasitisk drejningsmoment og synkront parasitisk drejningsmoment. Med hensyn til asynkront parasitisk drejningsmoment giver 5. og 7. højere-ordens harmoniske magnetfelter de mest fremtrædende negative påvirkninger. En sådan drejningsmomentforvrængning vil direkte deformere motorens drejningsmomentkarakteristiske kurve og i høj grad forværre induktionsmotorens startydelse. I praktisk drift kan det rotorharmoniske magnetfelt induceret af statorharmoniske strøm have det samme polparnummer som et andet statorharmoniske magnetfelt. Under en specifik rotationshastighedstilstand vil de to magnetfelter med ens polpar rotere synkront i luftgabet og opretholde en relativt statisk tilstand, hvorved der dannes et synkront parasitisk drejningsmoment svarende til det for synkronmotorer. Især hvis det synkrone parasitiske drejningsmoment opstår ved nul hastighed, vil motoren ikke fuldføre startprocessen normalt og endda forårsage startfejl.

For effektivt at eliminere de negative virkninger af parasitisk drejningsmoment og højere-ordens harmoniske på motordrift, skal alle optimeringsforanstaltninger mht.induktionsmotorerer centreret om at reducere og undertrykke højere-ordens harmoniske i motordesign og fremstilling.

Stator og rotor skæve spalter er en af ​​de mest almindeligt anvendte undertrykkelsesforanstaltninger. I betragtning af bekvemmeligheden ved produktions- og forarbejdningsteknologi er rotorskæve slots mere udbredt i den faktiske produktion, hvilket kan opnå en bemærkelsesværdig undertrykkelseseffekt på motorens elektromagnetiske støj forårsaget af harmoniske. Ikke desto mindre vil den skæve spaltestruktur øge motorens lækagereaktans, hvilket medfører uundgåelige bivirkninger såsom reduceret effektfaktor og reduceret maksimalt udgangsmoment.

Stator-rotorens luftspaltejustering er en anden enkel og mulig forbedringsforanstaltning. Ved at optimere ensartetheden af ​​luftgabet mellem stator og rotor eller passende øge luftgabets bredde, kan forvrængning af luftgabets magnetiske felt effektivt forbedres, og indholdet af højere-ordens harmoniske kan reduceres betydeligt. Denne metode vil dog øge motorens magnetiseringsstrøm, hvilket også vil føre til forringelse af effektfaktoren og reducere motorens samlede driftseffektivitet.

I stadiet af motorisk elektromagnetisk design er strukturel parameteroptimering den grundlæggende måde at undertrykke harmoniske på. Designere bør så vidt muligt undgå at anvende fraktionerede-slotviklinger. Den rimelige anvendelse af korte-pitchviklinger og integrerede-slotviklinger kan effektivt svække og eliminere 5. og 7. hovedovertoner af højere-orden. Derudover kan videnskabelig og rimelig afstemning af stator- og rotorspaltnumre fundamentalt eliminere den ugunstige interferens af synkront parasitisk drejningsmoment for at opnå effektiv og stabil drift afinduktionsmotorer.