С распространением источников питания с регулируемой частотой проблема пуска двигателей стала легко решаемой, однако для обычных источников питания пуск затруднен.ротор с беличьей клеткойАсинхронные двигатели всегда представляли собой проблему. Анализ пусковых и рабочих характеристик асинхронных двигателей показывает, что для увеличения пускового момента и уменьшения тока при запуске требуется большее сопротивление ротора; в то время как при работе двигателя для уменьшения потерь меди в роторе и повышения КПД двигателя требуется меньшее сопротивление ротора; это явное противоречие.
Для двигателей с обмоточным ротором это требование хорошо выполняется, поскольку резистор можно подключать последовательно во время пуска и затем отключать во время работы. Однако асинхронный двигатель с обмоточным ротором имеет сложную конструкцию, высокую стоимость и неудобное техническое обслуживание, что в определенной степени ограничивает его применение; это побуждает разработчиков начинать с асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, имеющих форму пазов.асинхронный двигательи пытаются использовать «скин-эффект» для достижения цели большого пускового сопротивления и малого сопротивления во время работы. Двигатели с глубоким пазом и двойным короткозамкнутым ротором обладают такими пусковыми характеристиками. Сегодня поговорим о двигателях с глубоким пазом.
Асинхронный двигатель с глубоким пазом
Для усиления поверхностного эффекта форма паза ротора асинхронного двигателя с глубоким пазом имеет глубокую и узкую форму, а отношение глубины паза к его ширине находится в диапазоне 10-12. Когда ток проходит через стержни ротора, поток рассеяния, связанный с дном стержней, значительно больше, чем поток рассеяния, связанный с отверстием паза. Следовательно, если рассматривать стержни как множество тонких проводников, разделенных по высоте паза и соединенных параллельно, то тонкие проводники, расположенные ближе к дну паза, имеют большее реактивное сопротивление рассеяния, и чем ближе к отверстию паза, тем меньше реактивное сопротивление рассеяния.
В начале, поскольку частота тока ротора высока, а реактивное сопротивление рассеяния велико, распределение тока в каждом тонком проводнике будет зависеть от реактивного сопротивления рассеяния. Чем больше реактивное сопротивление рассеяния, тем меньше ток рассеяния. Таким образом, под действием одного и того же потенциала, создаваемого основным магнитным потоком воздушного зазора, плотность тока вблизи дна паза в стержнях будет очень мала, и чем ближе к отверстию паза, тем больше плотность тока.
Из-за поверхностного эффекта, после того как большая часть тока сжимается в верхней части проводника, роль проводника в нижней части паза становится очень незначительной, что эквивалентно уменьшению высоты и поперечного сечения проводника, поэтому сопротивление ротора увеличивается, и удовлетворяется требование большого сопротивления при пуске. Когда двигатель запускается и работает нормально, из-за низкой частоты тока ротора реактивное сопротивление рассеяния обмотки ротора намного меньше сопротивления ротора, поэтому распределение тока в вышеупомянутых тонких проводниках будет в основном определяться сопротивлением.
Поскольку сопротивление каждого тонкого проводника одинаково, ток в проводящей шине будет распределяться равномерно, поэтому поверхностный эффект практически исчезает, и сопротивление проводящей шины ротора снова становится меньше, приближаясь к сопротивлению постоянному току. Видно, что в нормальном режиме работы сопротивление ротора автоматически уменьшается, что обеспечивает эффект снижения потерь меди и повышения эффективности.
Что такое скин-эффект?
Скин-эффект также называют поверхностным эффектом. Когда переменный ток проходит через проводник, он концентрируется на поверхности проводника. Это явление называется поверхностным эффектом. Когда ток или напряжение проходит через проводник с электронами более высокой частоты, они концентрируются на поверхности всего проводника, а не равномерно распределяются по поперечному сечению всего проводника.
Скин-эффект влияет не только на сопротивление ротора, но и на реактивное сопротивление рассеяния ротора. Из пути потока рассеяния в пазу видно, что ток, проходящий через тонкий проводник, генерирует поток рассеяния только от тонкого проводника к пазу, но не от тонкого проводника к дну паза, поскольку последний не связан с током. Таким образом, при одинаковом токе, чем ближе к дну паза, тем больше генерируется поток рассеяния, и чем ближе к пазу, тем меньше генерируется поток рассеяния. Видно, что когда скин-эффект сжимает ток в проводнике к пазу, поток рассеяния в пазу, генерируемый тем же током, уменьшается, следовательно, реактивное сопротивление рассеяния в пазу уменьшается. Таким образом, скин-эффект увеличивает сопротивление ротора и уменьшает реактивное сопротивление рассеяния ротора.
Сила скин-эффекта зависит от частоты тока ротора и размера паза. Чем выше частота и глубже паз, тем значительнее будет скин-эффект. Для одного и того же ротора, при разных частотах, скин-эффект будет разным, а параметры ротора также будут разными. Поэтому сопротивление ротора и реактивное сопротивление рассеяния во время нормальной работы и запуска следует строго различать и не путать. При одинаковой частоте скин-эффект роторов с глубокими канавками очень силен, но скин-эффект также оказывает определенное влияние на роторы с короткозамкнутым ротором обычной конструкции. Поэтому даже для ротора с короткозамкнутым ротором обычной конструкции параметры ротора при запуске и работе следует рассчитывать отдельно.
Реактивное сопротивление утечки ротора в глубокой канавкеасинхронный двигательИз-за глубокой формы канавки ротора сопротивление уменьшается за счет поверхностного эффекта, но после уменьшения реактивное сопротивление рассеяния ротора все еще больше, чем у обычного короткозамкнутого ротора. Поэтому коэффициент мощности и максимальный крутящий момент двигателей с глубокой канавкой немного ниже, чем у обычных короткозамкнутых двигателей.
Дата публикации: 05.07.2024