Как гармонические искажения влияют на производительность вашего асинхронного двигателя

Гармонические искажения всегда были проблемой для инженеров-электриков, поскольку они приводят к большим потерям мощности в асинхронных двигателях и трансформаторах переменного тока. Эти потери в асинхронных двигателях переменного тока приводят к чрезмерному нагреву, который происходит из-за дополнительных потерь в меди и потерь в стали (потери на вихревые токи и гистерезисные потери) в обмотке статора, цепи ротора и пластинах ротора. Это вызывает много отказов электрического оборудования на заводах.

На частоте 300 Гц и выше эти потери еще больше увеличиваются из-за скин-эффекта, а магнитные поля рассеяния, вызванные гармоническими токами, создают дополнительные потери, зависящие от вихревых токов паразитной частоты. Столь значительные потери в стали могут также возникать в асинхронных двигателях со скошенным ротором из-за высокочастотных индуцированных токов и быстрых изменений магнитного потока, то есть из-за гистерезиса в статоре и роторе.

Чрезмерный нагрев может ухудшить смазку подшипников и привести к их полному разрушению. Кроме того, гармонические токи могут привести к возникновению токов в подшипниках, которые можно предотвратить с помощью изолированного подшипника, который является очень распространенной практикой, применяемой в двигателях переменного тока с частотным приводом переменного тока. Перегрев значительно ограничивает эффективный срок службы асинхронного двигателя. На каждые 10 ° C превышения температуры выше номинальной, срок службы изоляции двигателя может сократиться на 50%. Роторы с короткозамкнутым ротором обычно могут выдерживать более высокие уровни температуры по сравнению с роторами с обмоткой.

Обмотки двигателя (особенно, если изоляция класса B или ниже) также подвержены повреждениям из-за высоких уровней dV / dT, т. Е. Скорости, с которой нарастает напряжение, например, приписываемые зарубкам на линии и связанным с ними звоном из-за протекания гармонических токов..

Компоненты гармонической последовательности отрицательно влияют на асинхронные двигатели. Компоненты прямой последовательности (например, 7- ^я, 13- ^я, 19- ^я…) способствуют созданию крутящего момента, тогда как компоненты обратной последовательности (5- ^я, 11- ^я, 17- ^я…) действуют против направления вращения, вызывая пульсации крутящего момента..

Компоненты нулевой последовательности (т. Е. Тройные гармоники) стационарны и не вращаются, поэтому энергия любой гармоники, связанной с ними, рассеивается в виде тепла. Величина пульсаций крутящего момента, возникающих из-за этих составляющих гармонической последовательности, может быть значительной и вызывать проблемы с крутильными колебаниями вала.

об авторе

Авинаш Сингх - инженер-электрик с более чем 11-летним богатым опытом в области электрического обслуживания, монтажа, испытаний и ввода в эксплуатацию всего основного электрического оборудования. Он специализируется на снижении стоимости энергии на заводе за счет сокращения счетов за электроэнергию и повышения энергоэффективности. Он также снижает затраты на поломку завода за счет проведения надлежащих мероприятий по техническому обслуживанию во время планового ремонта и останова. В этих тематических исследованиях он делится своим опытом и проблемами, с которыми он сталкивается в своей повседневной работе, с читателями Circuit Digest.