從極端槽形對比,分析轉子槽形與電機的整體效能關係!

從極端槽形對比,分析轉子槽形與電機的整體效能關係!

轉子槽形的型別及尺寸大小,對於電機效能的影響非常大,有時直接決定了電機的應用特性。從幾何的角度分析,轉子槽的齒寬和軛高必須相匹配,確保各段磁路飽和水平基本一致,同時兼顧加工工藝及鐵芯機械強度和各部位剛度的要求。具體實際引數的設定方面:

1)槽的形狀或型別關係到電機的應用特性,如轉子槽沿槽高方向寬度的變化比例和槽高度的配組將直接影響到電機的整體效能水平;

2)槽的大小取決於導體電流大小,槽形尺寸引數確保磁路各部位磁通密度處於合理範圍。

從極端槽形對比,分析轉子槽形與電機的整體效能關係!

以非同步電機為例,轉子槽有效面積大、電流密度小,意味著轉子電阻小,電機穩定執行時效率高、發熱水平低,但起動轉矩小;轉子槽寬高比小或選用截面有突變的凸形或刀形槽時,可以利用趨膚效應,最大限度加大起動時的轉子電阻、提高起動轉矩,同時確保穩定執行時轉子電阻足夠小、效率高。實際上,不同應用工況的電機轉子槽形之所以區別非常大,就是基於以上理論,使應用特性趨於最優。

兩種極端設計方案的對比分析

兩種比較極端的設計方案可以比較鮮明地反映出轉子槽形與電機整體效能間的關聯情況。

第一,雙鼠籠電機 一般上籠截面小、下籠截面大。起動時,趨膚效應顯著,主要由上籠導流,下籠匝鏈漏磁通非常大、流過的電流非常小,導致轉子電阻非常大,因而起動轉矩也很高;穩定執行時,因轉子電流的頻率很小,趨膚效應可忽略不計,雙籠共同承擔載流作用,故而轉子電阻小,損耗和發熱小,電機效率提高。儘管雙籠結構一定程度上可以彌補執行效能方面的缺陷,但該類電機效率、功率因數依然比較低,除了礦井掘進機類過載起動裝置,一般很少採用這種設計方案。

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第二,單鼠籠梨形槽轉子 所有型別轉子槽中,籠梨形槽轉子的執行特性最好,但起動效能也最差。然而,由於電力電子技術的發展,變頻器供電的變頻電機越來越普遍,就是因為單鼠籠梨形槽轉子電機的起動效能可以由變頻器軟啟動來彌補,可以滿足大多數應用工況。

綜上所述,電機整體效能與轉子槽形緊密相關,如何選用轉子槽形往往會因實際應用目標的不同而進行適當調整。

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