Motores de inducción: contramedidas para suprimir los armónicos de orden-superior

Motores de inducciónse aplican ampliamente en la producción industrial y la operación diaria debido a su estructura simple, operación confiable y bajo costo de fabricación. Sin embargo, la interferencia armónica siempre ha sido un factor clave que restringe el rendimiento operativo y la vida útil de los motores de inducción. Las características estructurales inherentes de los motores provocan fundamentalmente la generación de armónicos-de orden superior. La existencia de dientes y ranuras en los núcleos del estator y del rotor, la distribución espacial no-sinusoidal de la fuerza magnetomotriz del devanado y el grado de saturación desigual del sistema del circuito magnético interno distorsionarán conjuntamente el campo magnético del entrehierro-. Como resultado, se generan diversos grados de campos magnéticos armónicos de orden superior-dentro del motor, lo que afecta seriamente el funcionamiento estable de los motores de inducción.

Los campos magnéticos armónicos-de orden superior producirán pares parásitos adicionales que degradarán el rendimiento general del motor, que se dividen principalmente en par parásito asíncrono y par parásito síncrono. En términos de par parásito asíncrono, los campos magnéticos armónicos de orden 5.º y 7.º superior-provocan los impactos adversos más destacados. Tal distorsión del par deformará directamente la curva característica de par del motor y empeorará en gran medida el rendimiento de arranque del motor de inducción. En funcionamiento práctico, el campo magnético armónico del rotor inducido por la corriente armónica del estator puede tener el mismo número de pares de polos que otro campo magnético armónico del estator. Bajo una condición de velocidad de rotación específica, los dos campos magnéticos con pares de polos iguales girarán sincrónicamente en el entrehierro y mantendrán un estado relativamente estático, formando así un par parásito síncrono similar al de los motores síncronos. En particular, si el par parásito síncrono se produce a velocidad cero, el motor no podrá completar el proceso de arranque normalmente e incluso provocará una falla en el arranque.

Para eliminar eficazmente los efectos adversos del par parásito y los armónicos-de orden superior en el funcionamiento del motor, todas las medidas de optimización paramotores de inducciónse centran en reducir y suprimir los armónicos-de orden superior en el diseño y la fabricación de motores.

Las ranuras sesgadas del estator y del rotor son una de las medidas de supresión más comúnmente adoptadas. Teniendo en cuenta la conveniencia de la tecnología de producción y procesamiento, las ranuras sesgadas del rotor se utilizan más ampliamente en la producción real, lo que puede lograr un efecto de supresión notable del ruido electromagnético del motor causado por los armónicos. Sin embargo, la estructura de ranura sesgada aumentará la reactancia de fuga del motor, lo que traerá efectos secundarios inevitables, como un factor de potencia reducido y un par de salida máximo reducido.

El ajuste del entrehierro del estator-rotor es otra medida de mejora sencilla y factible. Al optimizar la uniformidad del entrehierro entre el estator y el rotor o aumentar adecuadamente el ancho del entrehierro, se puede mejorar eficazmente la distorsión del campo magnético del entrehierro-y se puede reducir significativamente el contenido de armónicos de orden-superior. Sin embargo, este método aumentará la corriente magnetizante del motor, lo que también conducirá al deterioro del factor de potencia y reducirá la eficiencia operativa general del motor.

En la etapa de diseño electromagnético del motor, la optimización de los parámetros estructurales es la forma fundamental de suprimir los armónicos. Los diseñadores deben evitar en la medida de lo posible adoptar devanados de ranura-fraccionales. La aplicación razonable de devanados de paso-corto y devanados de ranura-integrales puede debilitar y eliminar eficazmente los armónicos principales-de orden superior 5.º y 7.º. Además, la coincidencia científica y razonable de los números de ranuras del estator y del rotor puede eliminar fundamentalmente la interferencia adversa del par parásito sincrónico, para lograr un funcionamiento eficiente y estable demotores de inducción.