第十章 异步电动机的电力拖动.pptVIP

第四节 深槽式和双鼠笼式异步电动机 从以上分析可知，鼠笼式电动机结构简单，但起动性能较差；绕线式电动机起动性能好，但结构复杂，成本高。降压起动虽能限制起动电流，但起动转矩按电压平方而减小，因此它只适用于带动较轻的负载起动，如要有较大的起动转矩，又要限制起动电流，可适当增大起动时的转子电阻是一个十分有效的方法，但是转子电阻较大，会使电机正常运行时效率降低。为此通过改变转子的结构，设计特殊笼型转子的异步电动机，以达到起动时转子电阻增大，运行时转子电阻自行变小的要求。本节将介绍这样的两种电动机---深槽式电动机和双鼠笼式电动机。它们有与鼠笼式电动机相似的特点，又具有以上几点特殊的要求。在需要较大起动转矩的大容量电动机中得到广泛使用。火电厂中的风机、排粉机的电动机就属于此类电机。 一、深槽式异步电动机 1.槽深式电动机的特点： 深槽式电动机与普通鼠笼式电动机的主要区别在于转子导条的截面形状。该转子槽深h，槽宽b，hb，即h =(10～12)b。与普通笼型异步电动机相比，这种电机的主要结构特点是转子槽形窄而深，转子导条的截面窄而深，导条或是整根的铜条，或是铝熔液浇铸而成。 2.槽深式电动机的转子示意图： 若假想沿槽高把转子导条分成上、下部若干并联小导条，它们两端为端环短接，其电压相等，则各小导条中的电流将按其阻抗的反比例来分配。起动时，由于转子电流频率高(f2=f1)，转子导条的漏抗比电阻大，这时转子导条中的电流的分配主要决定于漏抗。由图中可见槽底部导条链的漏磁通多，则底部漏抗大、电流小，槽顶部导条链的漏磁通少、电流大，则顶部漏抗小。由于槽很深，则槽底与槽顶漏抗相差甚远，且x2σ∝f2。即: 由于气隙和槽导体(非铁磁材料)的磁阻大而转子铁芯磁阻小，故漏磁通基本上只穿过一次槽导体。然后经槽底部铁芯形成闭合回路。如图所示: 3.槽深式电动机的漏磁通分布特点： 图中所示电流密度分布，它是自下而上逐渐增大，槽底部分导体在流通电流时所起作用小，就相当于导体有效高度及截面积缩小，导体电阻变大，从而减小了起动电流，增大了起动转矩。 见图中所示，导体有效截面缩小，故起动时，转子有效电阻增加，起动性能得改善。 起动时：n=0，s=1，f2=sf1=f1，f2较高，则sx2较大sx2r2，槽内电流的分布主要取决于漏抗的大小。槽顶部漏抗sx2小，则电流密度大，槽底部漏抗sx大，则电流密度小。这种把导体中的电流排挤到槽顶部的作用称集肤效应(趋表效应，挤流效应)。 正常运行时，s很小，f2=sf1很小，x2σ=sx2很小，这时转子电流的大小主要由电阻决定。r2sx2，因各处电阻相等，则电流的分布是均匀的，导体截面积全部得以利用，而使转子电阻r2自动减小到较低的正常数值。(集肤效应不明显) 优点：起动时转子电阻加大，改善了起动性能，而运行时为正常值，转子电阻仍然较小，不致影响电动机的运行效率。 缺点：转子槽漏抗较大，功率因数稍低，最大转矩倍数稍小，即Mm稍小。 4.槽深式电动机特性曲线 深槽式异步电机的机械特性从图中可见深槽式过载能力比普通鼠笼异步电机低。它的起动性能是靠降低了一些工作性能而得到改善的。曲线1为普通鼠笼式曲线2为深槽式鼠笼异步电机。 二、双鼠笼式异步电动机 1.结构特点：电动机转子矩形导条分为上、下两部分。即有两套鼠笼。转子结构图如图所示: 上鼠笼 下鼠笼 下鼠笼：转子导条的下部称为下鼠笼，这部分导体导体截面大，用电阻系数较小的紫铜制成，电阻较小。 上鼠笼：转子导条的上部称为上鼠笼，这部分导体截面小，用电阻系数较大的黄铜(或青铜)制成，电阻较大。 2.双鼠笼异步电动机的漏磁通的分布如图所示：上、下鼠笼导条间有一窄缝，其作用是使主磁通与下鼠笼交链以及改变槽漏磁通的分布，使下鼠笼漏抗大，上鼠笼漏抗小。 上鼠笼 下鼠笼 窄缝 3.双鼠笼式异步电动机起动原理分析 与深槽式异步电动机的交流电流的“集肤效应” 相似，由右图可见。上鼠笼交链的漏磁通少，所以电抗小，而下鼠笼交链的漏磁通多，故漏电抗大。上、下鼠笼电抗及电阻关系是： (1)起动时:n=0，s=1，f2=sf1=f1，f2较高，则sx2较大，sx2r2，槽内电流的分布主要取决于漏抗的大小。因x2σ∝f2，x2σr2，x2σ上 x2σ下，即电流主要通过上鼠笼，故又称上鼠笼为起动笼。由于上鼠笼本身电阻大，起动时，电流减小，转矩增大，其机械特性如图曲线1所示。 (2)正常运行时：s很小，f2 很小，电流分配主要取决于转子电阻r2，r2 sx2，即下鼠笼电流大，上鼠笼电流小，下鼠笼起主要作用。故又称下鼠笼为运行笼，其机械特性如图曲线2所示。 (3)曲线3为曲线1和2的合成曲线，即为双鼠笼异步电机的机械特性。可见双