深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子與普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能對(duì)比分析

摘 要：本文對(duì)深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)與普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理進(jìn)行了闡述，并對(duì)兩種鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能進(jìn)行了深入的對(duì)比分析，說(shuō)明了深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子；普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子；三相異步電動(dòng)機(jī)；啟動(dòng)

1 引言

三相異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代企業(yè)中，根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)劃分，三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子分為鼠籠式和繞線式。由于鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)無(wú)法形成開(kāi)路狀態(tài)，所以在轉(zhuǎn)子回路中無(wú)法串入電阻，只能采取降壓?jiǎn)?dòng)方法；繞線式轉(zhuǎn)子是在三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽中安放繞組，三相繞組一端短路，另一端分別連接轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，滑環(huán)通過(guò)電刷連接外電路并可以短接，能夠在繞線式轉(zhuǎn)子回路中串入電阻，這樣即可以采取轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)方法。繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)具有更好的啟動(dòng)性能，但造價(jià)高。根據(jù)繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)原理并結(jié)合普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，下面就深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子與普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理及啟動(dòng)性能進(jìn)行分析。

2 普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)原理及特性

普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子是在三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽中安放銅條，兩側(cè)分別用銅環(huán)將銅條端部短路；或者由鑄鋁一次澆筑而成鼠籠狀結(jié)構(gòu)，故稱(chēng)鼠籠式轉(zhuǎn)子。由于鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)無(wú)法形成開(kāi)路狀態(tài)，所以在轉(zhuǎn)子回路中無(wú)法串入電阻，只能從定子回路入手采取措施改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能。

2.1 定子回路串電阻或電抗器啟動(dòng)

在電動(dòng)機(jī)定子回路中串入電阻或電抗器，分擔(dān)部分電壓，降低電動(dòng)機(jī)定子繞組兩端電壓，從而降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。

2.2 星--角啟動(dòng)

適用于定子繞組三角接法電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)將定子繞組星接，啟動(dòng)完畢改為角接。該方法使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)定子繞組兩端電壓降低為額定運(yùn)行時(shí)電壓的1/√3，從而降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。

2.3 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)

自耦變壓器實(shí)為降壓變壓器，將自耦變壓器一次繞組接電源，二次繞組接電動(dòng)機(jī)定子繞組兩端，降低電動(dòng)機(jī)定子繞組兩端電壓，從而降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。

2.4 普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式下電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩

以上所述傳統(tǒng)的鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式均屬于降壓?jiǎn)?dòng)范疇，即通過(guò)降低電動(dòng)機(jī)定子繞組兩端電壓來(lái)達(dá)到降低啟動(dòng)電流的目的。由于三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)定子繞組兩端電壓的平方成正比例關(guān)系，上述方法在達(dá)到降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的目的同時(shí)，損失了大部分的輸出轉(zhuǎn)矩。所以該方法具有局限性，只適用于空載啟動(dòng)或輕載啟動(dòng)。

3 繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)原理及特性

繞線式轉(zhuǎn)子是在三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽中安放繞組，三相繞組一端短路，另一端分別連接轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，滑環(huán)通過(guò)電刷連接外電路并可以短接。這樣即可以在繞線式轉(zhuǎn)子回路中串入電阻。

3.1 轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)

在繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入對(duì)稱(chēng)電阻，降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流。啟動(dòng)過(guò)程中，分級(jí)切除對(duì)稱(chēng)電阻，從而保證電動(dòng)機(jī)足夠的輸出轉(zhuǎn)矩。

3.2 轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器啟動(dòng)

頻敏變阻器是阻值可以根據(jù)轉(zhuǎn)子電頻率變化而變化的可變電阻，將頻敏變阻器串入繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，啟動(dòng)初始階段轉(zhuǎn)子電頻率高，頻敏變阻器阻值高，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸提高，轉(zhuǎn)子電頻率逐漸降低，頻敏變阻器阻值隨之降低，這樣既降低了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，還可以平滑地切除電阻。

3.3 繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式下電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩

三相異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比例關(guān)系，繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入對(duì)稱(chēng)電阻，降低了啟動(dòng)電流，但是由于功率因數(shù)提高了，不但沒(méi)有降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，反而提升了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。該方法適用于重載啟動(dòng)，較比普通鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能更為優(yōu)良。

4 深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)原理及特性

深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子是在普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)上，加大了鐵芯槽設(shè)計(jì)深度，根據(jù)金屬導(dǎo)電的“趨膚”效應(yīng)，三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由于電流大，深槽上部電荷密度遠(yuǎn)大于下部電荷密度，增加了轉(zhuǎn)子電阻，提高了轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)，不但降低了啟動(dòng)電流，反而提升了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)子電流逐漸減小，深槽上部電荷密度隨之減小，轉(zhuǎn)子電阻也逐漸減小，使電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)地完成啟動(dòng)過(guò)程。

5 結(jié)束語(yǔ)

深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)是根據(jù)繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)原理并結(jié)合普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)研發(fā)出的新型鼠籠式轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，具有造價(jià)低、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大優(yōu)點(diǎn)，可以滿足大負(fù)載啟動(dòng)需求。體現(xiàn)出良好的啟動(dòng)性能和經(jīng)濟(jì)適用性。

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