导语:变频器驱动的电机日益普及,因为它们可以通过变频器进行软启动来补偿单鼠笼槽形转子电机的起动性能,从而满足大多数应用需求。转子槽形的种类和尺寸对电机性能有着显著影响,有时候甚至决定了其适用领域。从几何角度分析,转子槽的齿宽与轭高必须匹配,以确保各部分磁路饱和水平一致,同时兼顾加工工艺、铁芯强度以及各部分刚度要求。
具体参数设置方面:
1)槽形或类型直接影响到电机的特性,如沿槽高方向宽度变化比例和高度组合会直接关系到整体性能;2)槽大小取决于导体电流大小,确保磁路每个部分磁通密度在合理范围内。
以异步电机为例,转子槽有效面积大、电流密度小意味着低转子阻抗,在稳定运行时效率高且发热量低,但起动时矩小;使用凸形或刀形槽数字可最大限利用趋肤效应,加大起动时转子的阻抗并提高起动矩,同时保证稳定运行时阻抗足够小,效率保持良好。实际上,不同应用场景下的不同设计使得特性最优化。
两种极端设计方案对比分析
两种极端设计方案能够清晰地展示出转子槽与整体性能之间复杂关系。
第一种是双鼠笼结构,一般情况下,上方截面较小、下方截面较大。在启动过程中,由于趋肤效应显著,大多数导流由上方承担,而下方匝链漏掉大量磁通,对应的小流量导致大的阻抗,从而提供巨大的启动力矩。当进入稳态运行阶段,由于频率低,趋肤效应忽略不计,上下双层共担载流作用,因此在此期间具有较小阻抗,小发热量,大幅提升了系统能效。但尽管如此,这类结构仍旧因为功率因数和效率相对较低,只适用于重载设备如矿井掘进机械等特殊场合。
第二种是单鼠笼梨型结构,其在所有类型中表现最佳,但缺乏在启动阶段所需的大力矩。不过随着电子技术进步,变频器供给变得常见,它们可以通过软启动方式弥补单鼠笼梨型结构不足之处,为绝大多数应用提供解决方案。
综上所述,可见,即便是同一类型的电机,其整体性能与选择性的转子槽数字也紧密相关,与实际目标相符则会进行相应调整。