Moteurs à induction : contre-mesures pour supprimer les harmoniques d'ordre-supérieur

Moteurs asynchronessont largement utilisés dans la production industrielle et dans les opérations quotidiennes en raison de leur structure simple, de leur fonctionnement fiable et de leur faible coût de fabrication. Cependant, les interférences harmoniques ont toujours été un facteur clé limitant les performances opérationnelles et la durée de vie des moteurs à induction. Les caractéristiques structurelles inhérentes aux moteurs provoquent fondamentalement la génération d'harmoniques d'ordre supérieur-. L'existence de dents et de fentes sur les noyaux du stator et du rotor, la distribution spatiale non sinusoïdale de la force magnétomotrice de l'enroulement et le degré de saturation inégal du système de circuit magnétique interne déformeront conjointement le champ magnétique de l'entrefer. En conséquence, divers degrés de champs magnétiques harmoniques d'ordre supérieur - sont générés à l'intérieur du moteur, ce qui affecte sérieusement le fonctionnement stable des moteurs à induction.

Les champs magnétiques harmoniques d'ordre supérieur- produiront des couples parasites supplémentaires qui dégraderont les performances globales du moteur, qui sont principalement divisés en couple parasite asynchrone et couple parasite synchrone. En termes de couple parasite asynchrone, les champs magnétiques harmoniques d'ordre 5e et 7e supérieur- ont les impacts négatifs les plus importants. Une telle distorsion de couple déformera directement la courbe caractéristique de couple du moteur et détériorera considérablement les performances de démarrage du moteur à induction. En fonctionnement pratique, le champ magnétique harmonique du rotor induit par le courant harmonique du stator peut avoir le même numéro de paire de pôles qu'un autre champ magnétique harmonique du stator. Dans une condition de vitesse de rotation spécifique, les deux champs magnétiques avec des paires de pôles égales tourneront de manière synchrone dans l'entrefer et maintiendront un état relativement statique, formant ainsi un couple parasite synchrone similaire à celui des moteurs synchrones. En particulier, si le couple parasite synchrone se produit à vitesse nulle, le moteur ne parviendra pas à terminer normalement le processus de démarrage et provoquera même un échec de démarrage.

Pour éliminer efficacement les effets néfastes du couple parasite et des harmoniques d'ordre supérieur-sur le fonctionnement du moteur, toutes les mesures d'optimisation pourmoteurs asynchronessont centrées sur la réduction et la suppression des harmoniques-d'ordre supérieur dans la conception et la fabrication des moteurs.

Les fentes asymétriques du stator et du rotor sont l'une des mesures de suppression les plus couramment adoptées. Compte tenu de la commodité de la technologie de production et de traitement, les fentes asymétriques du rotor sont plus largement utilisées dans la production réelle, ce qui peut obtenir un effet de suppression remarquable sur le bruit électromagnétique du moteur causé par les harmoniques. Néanmoins, la structure asymétrique des fentes augmentera la réactance de fuite du moteur, entraînant des effets secondaires inévitables tels qu'une réduction du facteur de puissance et une diminution du couple de sortie maximum.

Le réglage de l'entrefer du stator-rotor est une autre mesure d'amélioration simple et réalisable. En optimisant l'uniformité de l'entrefer entre le stator et le rotor ou en augmentant de manière appropriée la largeur de l'entrefer, la distorsion du champ magnétique de l'entrefer - peut être efficacement améliorée et le contenu des harmoniques d'ordre supérieur - peut être considérablement réduit. Cependant, cette méthode augmentera le courant magnétisant du moteur, ce qui entraînera également une détérioration du facteur de puissance et réduira l'efficacité de fonctionnement globale du moteur.

Au stade de la conception électromagnétique du moteur, l’optimisation des paramètres structurels est le moyen fondamental de supprimer les harmoniques. Les concepteurs doivent éviter autant que possible d'adopter des enroulements à fentes fractionnaires. L'application raisonnable d'enroulements à pas court-et d'enroulements à fente intégrés-peut affaiblir et éliminer efficacement les 5e et 7e harmoniques principales d'ordre supérieur-. De plus, une correspondance scientifique et raisonnable des numéros d'emplacement du stator et du rotor peut fondamentalement éliminer les interférences indésirables du couple parasite synchrone, afin de réaliser un fonctionnement efficace et stable demoteurs asynchrones.