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从极端槽形对比,分析转子槽形与电机的整体性能关系

时间:2021-05-24 17:31:38来源:电机技术内参

导语:​变频器供电的变频电机越来越普遍,就是因为单鼠笼梨形槽转子电机的起动性能可以由变频器软启动来弥补,可以满足大多数应用工况。

  转子槽形的类型及尺寸大小,对于电机性能的影响非常大,有时直接决定了电机的应用特性。从几何的角度分析,转子槽的齿宽和轭高必须相匹配,确保各段磁路饱和水平基本一致,同时兼顾加工工艺及铁芯机械强度和各部位刚度的要求。具体实际参数的设定方面:

  1)槽的形状或类型关系到电机的应用特性,如转子槽沿槽高方向宽度的变化比例和槽高度的配组将直接影响到电机的整体性能水平;

  2)槽的大小取决于导体电流大小,槽形尺寸参数确保磁路各部位磁通密度处于合理范围。

  以异步电机为例,转子槽有效面积大、电流密度小,意味着转子电阻小,电机稳定运行时效率高、发热水平低,但起动转矩小;转子槽宽高比小或选用截面有突变的凸形或刀形槽时,可以利用趋肤效应,最大限度加大起动时的转子电阻、提高起动转矩,同时确保稳定运行时转子电阻足够小、效率高。实际上,不同应用工况的电机转子槽形之所以区别非常大,就是基于以上理论,使应用特性趋于最优。

  两种极端设计方案的对比分析

  两种比较极端的设计方案可以比较鲜明地反映出转子槽形与电机整体性能间的关联情况。

  第一,双鼠笼电机 一般上笼截面小、下笼截面大。起动时,趋肤效应显著,主要由上笼导流,下笼匝链漏磁通非常大、流过的电流非常小,导致转子电阻非常大,因而起动转矩也很高;稳定运行时,因转子电流的频率很小,趋肤效应可忽略不计,双笼共同承担载流作用,故而转子电阻小,损耗和发热小,电机效率提高。尽管双笼结构一定程度上可以弥补运行性能方面的缺陷,但该类电机效率、功率因数依然比较低,除了矿井掘进机类重载起动设备,一般很少采用这种设计方案。

  第二,单鼠笼梨形槽转子 所有类型转子槽中,笼梨形槽转子的运行特性最好,但起动性能也最差。然而,由于电力电子技术的发展,变频器供电的变频电机越来越普遍,就是因为单鼠笼梨形槽转子电机的起动性能可以由变频器软启动来弥补,可以满足大多数应用工况。

  综上所述,电机整体性能与转子槽形紧密相关,如何选用转子槽形往往会因实际应用目标的不同而进行适当调整。

标签: 电机

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