Động cơ cảm ứng: Các biện pháp đối phó để triệt tiêu sóng hài bậc cao-

Động cơ cảm ứngđược ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và vận hành hàng ngày do cấu trúc đơn giản, vận hành đáng tin cậy và chi phí sản xuất thấp. Tuy nhiên, nhiễu sóng hài luôn là yếu tố chính hạn chế hiệu suất vận hành và tuổi thọ của động cơ cảm ứng. Đặc điểm cấu trúc cố hữu của động cơ về cơ bản là nguyên nhân tạo ra sóng hài bậc cao-. Sự tồn tại của răng và rãnh trên lõi stato và rôto, sự phân bố không gian không hình sin của lực từ động cuộn dây và mức độ bão hòa không đồng đều của hệ thống mạch từ bên trong sẽ cùng làm biến dạng từ trường khe hở không khí. Kết quả là, các mức độ khác nhau của từ trường hài bậc cao-được tạo ra bên trong động cơ, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động ổn định của động cơ cảm ứng.

Từ trường điều hòa bậc-cao hơn sẽ tạo ra mômen ký sinh bổ sung làm giảm hiệu suất tổng thể của động cơ, chủ yếu được chia thành mô-men xoắn ký sinh không đồng bộ và mô-men xoắn ký sinh đồng bộ. Xét về mô-men xoắn ký sinh không đồng bộ, từ trường điều hòa bậc 5 và bậc 7-cao hơn mang lại những tác động bất lợi nổi bật nhất. Sự biến dạng mô-men xoắn như vậy sẽ trực tiếp làm biến dạng đường cong đặc tính mô-men xoắn của động cơ và làm giảm đáng kể hiệu suất khởi động của động cơ cảm ứng. Trong hoạt động thực tế, từ trường hài của rôto gây ra bởi dòng điện hài của stato có thể có cùng số cặp cực với từ trường hài khác của stato. Trong điều kiện tốc độ quay cụ thể, hai từ trường có cặp cực bằng nhau sẽ quay đồng bộ trong khe hở không khí và duy trì trạng thái tương đối tĩnh, từ đó hình thành mômen ký sinh đồng bộ tương tự như động cơ đồng bộ. Đặc biệt, nếu mô-men xoắn ký sinh đồng bộ xảy ra ở tốc độ 0, động cơ sẽ không thể hoàn thành quá trình khởi động bình thường và thậm chí gây ra lỗi khởi động.

Để loại bỏ một cách hiệu quả các tác động bất lợi của mô-men xoắn ký sinh và sóng hài bậc-cao hơn đối với hoạt động của động cơ, tất cả các biện pháp tối ưu hóa chođộng cơ cảm ứngtập trung vào việc giảm và triệt tiêu sóng hài bậc cao-trong thiết kế và sản xuất động cơ.

Các khe lệch của stato và rôto là một trong những biện pháp triệt tiêu được áp dụng phổ biến nhất. Xét đến sự tiện lợi của công nghệ sản xuất và xử lý, các khe lệch của rôto được sử dụng rộng rãi hơn trong sản xuất thực tế, có thể đạt được hiệu quả triệt tiêu đáng kể đối với tiếng ồn điện từ của động cơ do sóng hài gây ra. Tuy nhiên, cấu trúc khe lệch sẽ làm tăng khả năng phản kháng rò rỉ của động cơ, mang lại những tác dụng phụ không thể tránh khỏi như giảm hệ số công suất và giảm mô-men xoắn đầu ra cực đại.

Điều chỉnh khe hở không khí rô-to stator-là một biện pháp cải tiến đơn giản và khả thi khác. Bằng cách tối ưu hóa tính đồng nhất của khe hở không khí giữa stato và rôto hoặc tăng chiều rộng khe hở không khí một cách thích hợp, độ biến dạng của từ trường khe hở không khí có thể được cải thiện một cách hiệu quả và nội dung của các sóng hài bậc cao-có thể giảm đáng kể. Tuy nhiên, phương pháp này sẽ làm tăng dòng từ hóa của động cơ, điều này cũng sẽ dẫn đến suy giảm hệ số công suất và làm giảm hiệu suất vận hành chung của động cơ.

Trong giai đoạn thiết kế điện từ của động cơ, tối ưu hóa tham số cấu trúc là cách cơ bản để triệt tiêu sóng hài. Nhà thiết kế nên tránh sử dụng-các cuộn dây theo khe phân đoạn càng nhiều càng tốt. Việc áp dụng hợp lý cuộn dây có cao độ-ngắn và cuộn dây có rãnh-tích hợp có thể làm suy yếu và loại bỏ các sóng hài bậc-chính bậc 5 và bậc 7 một cách hiệu quả. Ngoài ra, sự kết hợp khoa học và hợp lý giữa số rãnh stato và rôto có thể loại bỏ cơ bản sự can thiệp bất lợi của mômen ký sinh đồng bộ, để nhận ra hoạt động hiệu quả và ổn định củađộng cơ cảm ứng.