Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором-беличьего типа: почему стоит выбирать роторы с глубокими-щелевыми пазами?

С популяризацией источников питания с переменной-частотой проблема запуска двигателей была легко решена. Однако для обычных источников питания началоасинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором-беличьим роторомвсегда было проблемой. Из анализа пусковых и рабочих характеристик асинхронных двигателей видно, что при пуске требуется большее сопротивление ротора для увеличения пускового момента и уменьшения тока; в то время как во время работы двигателя требуется меньшее сопротивление ротора, чтобы уменьшить потери в меди ротора и повысить эффективность двигателя. Очевидно, это противоречие.

Дляасинхронные двигатели с фазным-ротором, поскольку сопротивление может быть включено последовательно во время запуска, а затем отключено во время работы, это требование вполне удовлетворяется. Однако асинхронные двигатели с фазным-ротором имеют сложную конструкцию, высокую стоимость и неудобное обслуживание, что ограничивает их применение. Это побудило людей начать с формы паза ротора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором- и попытаться использовать «скин-эффект» для достижения большого сопротивления во время запуска и малого сопротивления во время работы. Именно такими пусковыми характеристиками обладают двигатели с глубоким-пазом и двойным-беличьим- ротором. Сегодня г-жа обсудит со всеми двигатели с глубоким-ротором.

Асинхронные двигатели с глубокими-слотами

Для усиления скин-эффекта форма паза ротораасинхронные двигатели с глубокими-пазамиглубокая и узкая, с соотношением глубины щели к ее ширине в пределах 10-12. Когда ток протекает через стержни ротора, поток рассеяния, связанный с нижней частью стержней, намного больше, чем поток утечки, связанный с частью отверстия паза. Следовательно, если рассматривать стержень как параллельное соединение нескольких небольших проводников, разделенных по высоте паза, то малые проводники ближе к дну паза имеют большее реактивное сопротивление рассеяния, а чем ближе к отверстию паза, тем меньше реактивное сопротивление рассеяния.

Во время запуска из-за высокой частоты тока ротора и большого реактивного сопротивления утечки распределение тока в каждом маленьком проводнике зависит от реактивного сопротивления утечки-чем больше реактивное сопротивление утечки, тем меньше ток утечки. Таким образом, под действием той же электродвижущей силы, наведенной основным потоком воздушного-зазора, плотность тока вблизи дна стержня будет очень мала, а ближе к отверстию щели она будет больше.

Из-за скин-эффекта большая часть тока прижимается к верхней части стержня, а часть стержня внизу паза играет очень незначительную роль. Этот эффект эквивалентен уменьшению высоты и-площади поперечного сечения стержня, поэтому сопротивление ротора увеличивается, что соответствует требованию большого сопротивления во время запуска. Когда двигатель завершает запуск и работает нормально, поскольку частота тока ротора очень мала, реактивное сопротивление рассеяния обмотки ротора намного меньше сопротивления ротора. Следовательно, распределение тока в каждом упомянутом ранее небольшом проводнике в основном определяется сопротивлением.

Поскольку сопротивление каждого небольшого проводника одинаково, ток в стержне будет распределяться равномерно, поэтому скин-эффект практически исчезает, и сопротивление стержня ротора снова становится небольшим, близким к сопротивлению постоянному току. Видно, что сопротивление ротора при нормальной работе автоматически станет небольшим, тем самым достигается эффект снижения потерь в меди и повышения эффективности.

Что такое скин-эффект?

Скин-эффектом называется явление, при котором при прохождении переменного тока через проводник ток концентрируется на поверхности проводника. Когда ток или напряжение передаются в проводнике электронами с высокой частотой, они собираются на поверхности всего проводника, а не равномерно распределяются по всей площади поперечного-сечения проводника.

Скин-эффект влияет не только на сопротивление ротора, но и на реактивное сопротивление рассеяния ротора. По пути потока утечки щели видно, что ток, проходящий через определенный небольшой проводник, создает поток утечки только от маленького проводника к отверстию щели, а не от маленького проводника к дну щели, поскольку последнее не связано с током. Таким образом, при одинаковой величине тока, чем ближе к дну щели, тем больше генерируется поток рассеяния, и чем ближе к отверстию щели, тем меньше генерируется поток рассеяния. Видно, что когда скин-эффект прижимает ток в стержне к отверстию щели, поток утечки в щели, создаваемый тем же током, уменьшается, поэтому реактивное сопротивление утечки в щели уменьшается. Следовательно, скин-эффект увеличивает сопротивление ротора и уменьшает реактивное сопротивление рассеяния ротора.

Интенсивность скин-эффекта зависит от частоты тока ротора и размера щели. Чем выше частота и глубже форма щели, тем значительнее скин-эффект. Для одного и того же ротора разные частоты приводят к разным эффектам скин-эффекта и, следовательно, к разным параметрам ротора. По этой причине сопротивление ротора и реактивное сопротивление рассеяния при нормальной работе и пуске следует строго различать и не путать. Для той же частоты скин-эффект ротора с глубокими-пазами очень силен, но для ротора с короткозамкнутым ротором-с общей структурой скин-эффект также оказывает определенное влияние. Поэтому даже для короткозамкнутого ротора общей конструкции параметры ротора при пуске и работе следует рассчитывать отдельно.

Хотя реактивное сопротивление рассеяния ротора асинхронного двигателя с глубоким-пазом снижается из-за скин-эффекта из-за очень глубокой формы паза ротора, оно все равно больше, чем у обычного двигателя.мотор с беличьей-клеткойпосле сокращения. Таким образом, коэффициент мощности и максимальный крутящий момент двигателя с глубоким-пазом во время работы немного ниже, чем у обычного асинхронного двигателя с короткозамкнутым-замкнутым ротором.