Rotor bar design to improve the starting current by analyzing the skin effect

Many studies have been conducted to introduce a new design of rotor bar shape to reduce the starting current in squirrel cage induction motors. Double-cage and deep bar rotors are well-known examples in this ground [1]. However, growth in leakage flux in these kinds of rotor bars diminishes the working efficiency [1] also, the complexity and high cost of producing rotors with these bars make companies find an alternative shape. Keeping the rotor bar shallow to have high working efficiency is inevitable. This project presents a new design of a single rotor bar which can be an acceptable replacement for a double cage and/or deep rotor bar to ameliorate the starting current without any impact on motor efficiency. The role of current density in starting current is analyzed and losses are studied. By increasing the resistance of rotor bar at starting phase and preserving the rotor reactance during the steady state, the starting current reduces. The result of both the simulation and test are indicated.

Ci sono vari metodi per progettare la forma della barra di rotore per ridurre la corrente di spunto nel motore a induzione a gabbia di scoiattolo. Uno dei principali metodi consiste nell’utilizzare il fatto che la barra di rotore profonda riduce la corrente di avviamento. Tuttavia, la barra profonda aumenta il flusso di dispersione compromettendo l’efficienza del motore; inoltre, la complessità e l’alto costo produttivo di queste barre spingono le aziende a trovare una forma più semplice. Per avere un’efficienza elevata nel punto nominale, è necessario mantenere la barra del rotore poco profonda. Questo progetto presenta un nuovo design di una barra di rotore singola con forma peculiare che può essere una sostituzione accettabile della doppia gabbia e/o della barra del rotore profonda per migliorare la corrente di avviamento senza alcun impatto sull'efficienza del motore. Il documento analizza il ruolo della densità di corrente nella fase di avviamento e le relative perdite. Il concetto chiave è che: aumentando la resistenza della barra del rotore nella fase di avviamento e mantenendo invariata la reattanza del rotore durante in condizioni di scorrimento nominale, la corrente di avviamento si riduce. Il documento analizza quindi sia la simulazione che i risultati sperimentali.