鼠籠式異步電機為何要選擇深槽式轉(zhuǎn)子?
隨著變頻電源的普及,電機的起動問題變得迎刃而解,但是對于普通電源,鼠籠式轉(zhuǎn)子異步電機的起動始終是一個問題。從異步電動機起動和運行性能的分析可知,起動時為了增大起動轉(zhuǎn)矩,減小電流,要求轉(zhuǎn)子電阻大一些;而電機運行時,為了減小轉(zhuǎn)子銅耗以提高電機效率,要求轉(zhuǎn)子電阻小一些;這顯然是一對矛盾。
對繞線式轉(zhuǎn)子電動機,由于可在起動時串入電阻,而在運行時再把它切除,因此很好地滿足了這個要求。但繞線式異步電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高,維護不方便,使其應(yīng)用受到一定限制;這就促使人們從鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子槽形著手,設(shè)法利用“集膚效應(yīng)”達成起動大電阻,而運行時小電阻的目的。深槽式和雙鼠籠轉(zhuǎn)子電機即具有這種起動性能。今天,Ms.參與大家談?wù)勆畈凼睫D(zhuǎn)子電機。
為加強集膚效應(yīng),深槽式異步電動機轉(zhuǎn)子的槽形呈深而窄的特征,槽深與槽寬比在10-12的范圍。當轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中通過電流時,與導(dǎo)條底部相交鏈的漏磁通比與槽口部分相交鏈的漏磁通多很多,因此,如果將導(dǎo)條看成是由若干沿槽高劃分的小導(dǎo)體并聯(lián)而成,則愈靠近槽底的小導(dǎo)體具有更大的漏電抗,而愈近槽口,漏電抗就愈小。
在起動時,由于轉(zhuǎn)子電流頻率較高,而漏電抗較大,因此各小導(dǎo)體中電流的分配將取決于漏電抗,漏電抗越大則漏電流越小。這樣,在由氣隙主磁通感應(yīng)的相同電勢的作用下,導(dǎo)條中靠近槽底處的電流密度將很小,而愈近槽口則愈大。
由于集膚效應(yīng),電流大部分被擠到導(dǎo)條上部之后,槽底部分導(dǎo)條所起的作用很小,其效果相當于減小了導(dǎo)條的高度和截面,因此轉(zhuǎn)子電阻增大,而滿足了起動時大電阻的要求。當電機起動完畢,電動機正常運行時,由于轉(zhuǎn)子電流頻率很低,轉(zhuǎn)子繞組的漏電抗比轉(zhuǎn)子電阻小得多,因此前述各小導(dǎo)體中電流的分配將主要決定于電阻。
由于各小導(dǎo)體電阻相等,導(dǎo)條中的電流將均勻分布,因此集膚效應(yīng)基本消失,轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電阻又變小,接近于直流電阻。由此可見正常運行的轉(zhuǎn)子電阻會自動變小,從而滿足了減小銅耗提高效率的效果。
集膚效應(yīng)不僅影響轉(zhuǎn)子電阻,也影響轉(zhuǎn)子漏抗。從槽漏磁通所經(jīng)路徑可以看出,通過某一小導(dǎo)體中的電流,僅僅產(chǎn)生從該小導(dǎo)體到槽口處的漏磁通,而不產(chǎn)生從該小導(dǎo)體到槽底的漏磁通,因為后者與該電流沒有交鏈。這樣,同樣大小的電流,愈靠近槽底,產(chǎn)生的漏磁通就愈多,愈靠近槽口則產(chǎn)生的漏磁通愈少。由此可見,當集膚效應(yīng)把導(dǎo)條中的電流擠到槽口時,同一電流產(chǎn)生的槽漏磁通減少了,因此槽漏抗減小了。所以集膚效應(yīng)增加轉(zhuǎn)子電阻而減小轉(zhuǎn)子漏抗。
集膚效應(yīng)的強弱決定于轉(zhuǎn)子電流的頻率和槽形尺寸,頻率愈高,槽形愈深,集膚效應(yīng)就愈顯著。同一轉(zhuǎn)子,頻率不同,集膚效應(yīng)的作用就不同,隨之轉(zhuǎn)子參數(shù)也不同。正因為這樣,應(yīng)把正常運行時和起動時的轉(zhuǎn)子電阻和漏抗嚴格區(qū)分,不能混同。就同一頻率來說,深槽式轉(zhuǎn)子的集膚效應(yīng)很強,但對普通結(jié)構(gòu)的鼠籠式轉(zhuǎn)子,集膚效應(yīng)也有一定程度的影響。因此即使是普通結(jié)構(gòu)的鼠籠式轉(zhuǎn)子,也應(yīng)把起動時和運行時的轉(zhuǎn)子參數(shù)分別計算。
深槽式異步電動機的轉(zhuǎn)子漏抗,由于轉(zhuǎn)子槽形很深,盡管受集膚效應(yīng)的影響而減小,但減小之后仍比普通鼠籠式的轉(zhuǎn)子漏抗要大些。所以深槽式電動機運行時的功率因數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩都比普通鼠籠式電動機的稍低。
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