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深槽式和双鼠笼异步电动机

2020-8-23 19:30| 发布者: admin| 查看: 956| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要:   一种理想的转子电阻是阻值R2可以随转速的改变而自动改变。对于绕线转子电动机,可在转子回路串入电阻来起动,在正常运行时切除它,来满足上述要求,但结构复杂,成本较高,维护不便,使其应用受到一定的限制。笼 ...

  一种理想的转子电阻是阻值R2可以随转速的改变而自动改变。对于绕线转子电动机,可在转子回路串入电阻来起动,在正常运行时切除它,来满足上述要求,但结构复杂,成本较高,维护不便,使其应用受到一定的限制。笼型异步电动机可根据起动和运行时转子频率的差别,从改变转子槽形入手,利用转子电流分配不均匀的集肤效应(趋肤效应)原理,在起动过程自动改变转子电阻,从而改善了笼型电动机的起动性能。并且集肤效应的强弱决定于转子电流的频率和槽形的尺寸,频率越高,槽形越深,集肤效应就越明显。

  1.深槽式异步电动机

  深槽式异步电动机也是一种单笼电机,定子与普通鼠笼电动机一样,但转子槽形窄而深,一般槽深与槽宽之比为10-20以增强集肤效应。图1(a)为深槽中导条的漏磁场分布图,可见在转子导条下部交链的漏磁通比上部多,漏磁通不会饱和,因而槽口附近的磁导率μ小于槽底附近的,即槽口附近的漏电抗小于槽底附近的漏电抗。

图1 深槽转子导条中电流分布
  a)转子槽漏磁通分布 b)导条内电流密度的分布
  c)转子导条的有效裁面

   在起动时s=1,转子电流频率f2=f1,漏电抗较大,是导条阻抗的主要成分,导条中的电流分布近似与电抗成反比分配,故导条中电流密度的分布由下(槽底)而上(槽口)逐渐加大,如图1(b)所示。电流密度向导条表面密集分配,相当于整个导条高度缩短,相应地导条面积减小,如图1(c)所示,这种现象称为集肤效应。因此,转子电阻R2可增大为直流阻值的3倍左右,使起动转矩增加,起动电流减小。同时由于电流向槽口部分挤,使得交链的总磁链数减少,所以起动时的漏电抗也有所减少,也有利于起动转矩的提高。

  当起动完毕,转速升高,转子电流频率逐渐降低,集肤效应减弱,转子电流分布将逐渐均匀。到正常运行时,f2很低只有1~3Hz,此时转子的漏电抗比电阻小得多,电流按导条电阻均匀分布在导条中,集肤效应消失,即转子电阻、电抗均恢复正常值,从而保证运行时转子铜耗小和效率高的要求,具有较好的运行性能。目前的中小型异步电动机,为增大电机起动转矩,常采用深槽式。

  深槽式异步电动机运行时,虽然由于集肤效应减小了转子漏电抗,但由于转子槽形较深,转子漏电抗仍比普通笼型转子要大一些,所以电动机的额定功率因数和最大转矩比普通笼型电动机稍低。

  2.双笼型异步电动机

  双笼型电动机也是利用转子导体中电流的集肤效应来改善起动性能的笼型转子异步电动机,它的定子与普通鼠笼电动机一样,而转子上有两套鼠笼:上层笼采用的电阻率ρ大的黄铜或青铜制成,截面小,所以R2上大,作为起动笼;下层笼采用电阻率ρ小的紫铜制成,截面大,R2下小,作为工作笼。并且工作笼处在转子深层,交链漏磁通多,故漏电抗大起动笼交链漏磁通少,漏电抗小,如图2所示。

         图2 双笼转子槽形          图3 双笼电机T-s曲线
          (a)插铜条;(b)铸铝

  在起动时s=1,转子电流频率f2=f1,漏电抗较大起主要作用,因Φσ下>Φσ上,X2下>X2上,下笼电抗大,总阻抗远大于上笼,故电流主要走上笼。上笼导条电阻大,电抗相对较小,故小,cosψ2大,所以上笼产生较高的起动转矩。此时下笼转矩很小,即起动时主要靠上笼,故称起动笼。随着起动进行,转子电流频率f2逐渐下降,随之下笼电抗值也相应减小,到正常运行时(起动结束),f2频率很低,上下笼的电抗值与电阻值相比均很小,此时导条电流按上下笼导条电阻成反比分配。因下笼电阻小,工作电流主要流经下笼,此时电抗逐渐减小,ψ2小,cosψ2增大,电磁转矩增加,并产生主要工作转矩,故下笼称为工作笼。

  图2为双笼电机T-s曲线,其曲线1、2分别为上笼和下笼的转矩特性,曲线3为合成的转矩曲线。如果改变上下导条间的缝隙和槽的几何尺寸,选用不同材料的导条,均可以改变上下笼参数,从而得到要求的转矩特性。

  双笼型异步电动机的起动性能比深槽式好,但深槽式结构简单,制造成本低。二者共同的缺点是功率因数和过载能力都较低。


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