Como os harmônicos superiores afetam o desempenho dos motores assíncronos?

Nos tweets anteriores falamos sobre as características de funcionamento da partida de motores assíncronos, também conhecidos como motores de indução. Isso envolve o torque eletromagnético do motor, que é gerado pelo campo magnético fundamental no entreferro e pela corrente do rotor induzida por ele. Para qualquer motor, além do campo magnético fundamental no entreferro, existem também diferentes graus de campo magnético de alto harmônico, sob a ação do campo magnético de alto harmônico, existe um torque harmônico correspondente, também chamado de torque adicional. O torque adicional irá interferir no efeito do torque eletromagnético em diferentes graus, o que pode fazer com que o motor tenha dificuldade de partida ou até mesmo não consiga dar partida.

Devido à objetividade do estator do motor e dos dentes do núcleo do rotor, a existência da ranhura do núcleo, a distribuição do enrolamento para a onda não senoidal, bem como o grau de saturação do circuito magnético do motor da irregularidade do motor, resultando na inevitabilidade da existência de harmônicos elevados no funcionamento do motor.

Existem dois tipos de torque gerado por harmônicos elevados, a saber, torque aditivo assíncrono e torque aditivo síncrono, e ambos os tipos de torque aditivo têm efeitos adversos no desempenho de partida do motor. Geralmente, o torque adicional assíncrono fará com que o motor se desloque a uma determinada velocidade e não consiga atingir a velocidade nominal; o torque adicional síncrono, caso ocorra no momento da partida, poderá levar ao ponto morto da partida do motor, mesmo que o motor seja acionado sem carga. Em relação a este problema, ele é encontrado de vez em quando no estado de teste do motor: para o mesmo lote com as mesmas especificações do motor, apesar da aplicação do mesmo motor, de vez em quando, sempre há alguns motores que não pode ser iniciado e, neste caso, a prática usual é girar o rotor do motor em um ângulo que possa ser facilmente iniciado.

Através da análise teórica, podemos constatar que a curva de torque se sobrepõe ao torque gerado pelas altas harmônicas, o que causará um ponto côncavo na curva, deteriorando assim o desempenho de partida do motor. Como reduzir a influência de harmônicos elevados e melhorar o desempenho de partida do motor? As medidas mais utilizadas e muito eficazes são: ajustar o estator do motor e a ranhura do rotor com; aumentar o entreferro do estator do motor; ranhura inclinada do estator ou rotor; usando passo curto e enrolamento de slot inteiro.

O objetivo de ajustar o encaixe do estator e do rotor do motor é reduzir e eliminar o torque aditivo síncrono; aumentar o entreferro estator-rotor é atenuar os harmônicos mais elevados através da relação de ocupação entre os valores da onda operacional e a permeabilidade harmônica.

De acordo com o processo de produção real, o uso de ranhuras inclinadas no rotor pode controlar efetivamente o valor do torque adicional síncrono. Entretanto, o fator de potência e o desempenho de torque máximo do motor deterioram-se em graus diferentes quando a ranhura inclinada é usada.