轴向复合感应电动机起动性能的计算阿尔山

轴向复合感应电动机起动性能的计算

轴向复合感应电动机起动性能的计算 2011年12月09日 来源： 1　引言　　笼型感应电动机具有结构简单、运行可靠、效率较高、制造容易、成本较低、坚固耐用等优点，但也存在一些缺点，其中一个主要问题就是：起动转矩不大，过载能力不强。这一问题，至今尚未得到圆满解决。　　为此，人们对实心转子电机进行了深入研究。理论分析和实验结果表明：当实心转子感应电机在恒定外施电压下从静止状态（转差率s＝1）起动到稳定工作状态（转差率很小），转子阻抗自动经历了一个由大到小的变化过程［2，3］，与绕线式转子在起动过程中连续地平滑地减小转子起动电阻颇为相似。所以，实心转子感应电机的一个突出的特点是具有良好的起动性能：起动转矩高，起动电流小（约占普通感应电机的1/2～1/3），单位起动电流的起动转矩大。但其致命的缺点是运行效率较低。　　笼型感应电机运行性能较好，但起动性能较差；而实心转子感应电机虽然运行效率很低，但其起动性能特别优越：本文通过对这两种转子在结构上进行轴向复合，得到一种复合的电机性能，即既具有实心转子的起动性能，又有笼型转子感应电动机运行时力能指标高的优点。2　新型笼型感应电机基本结构和工作原理　　新型笼型感应电动机的定子绕组同普通感应电动机类似。而转子采用轴向分段结构，一段是普通笼型转子，一段是实心转子，并且鼠笼转子段的笼条延伸出来，并插入实心转子中。其结构大致如图1所示。图1　轴向复合转子感应电动机结构　　其中，鼠笼转子段与普通笼型电机转子无异，是在硅钢片铁心中，安置普通笼型绕组；而实心转子段由铁磁体构成，电路和磁路合为一体。从而构成所谓轴向复合转子。　　由于普通笼型电机的转子由铸铝导条或铜条导电，其电阻率较低，故转子电阻比较小；而实心转子是靠铁磁材料导电，其电阻率相比之下要大得多，因此通过增加一实心转子段，可以使转子的阻抗变大，从而大大降低了起动电流。　　由于实心转子段具有近似恒定的转子功率因数角（约为35度），它比起动时鼠笼转子的功率因数角（一般在80度左右）要小得多，因而二者的轴向复合，在起动时可以使转子功率因数比普通笼型电机有一个显著的提高。　　在起动时，转差率s=1，转子的透入深度最小，适当选取插入其中的导条的位置，使透入深度小于导条距转子表面的距离，那么可以认为，气隙磁通与插入实心转子段中的导条之间没有相互作用。这时，一方面可以利用实心转子段具有较大电阻的性质来改进起动特性，另一方面，转子导条电流在实心转子内也会感应产生涡流，从而也可以阻碍转子导条电流的增加；而在小转差运行时，透入深度增大，当透入深度大于埋在其中的导条距转子表面的距离时，气隙磁通就与导条交链，从而在导条中感应电势和电流，产生电磁转矩。因此，该电动机的运行性能又可以得到改善。　　另外， 本新型笼型感应电机通过适当调节实心转子段和鼠笼转子段两者的比例， 可以得到不同的电机特性， 从而更好地满足各种场合对电机性能的不同需求。 因此， 这种新型笼型感应电动机的设计比较灵活， 应用范围比较广， 这也是它一个比较突出的优点。3　等效电路分析和参数计算　　众所周知，在电机的设计与计算中，电机的等效电路及参数具有特殊重要的意义。一方面它将电机内部复杂的电磁场计算转换为电路的计算；另一方面，它又反映了电机定子和转子的电磁关系以及电压、电流、功率的平衡关系。因此，要对新型笼型感应电动机进行分析，就必须从电机的电磁基本理论出发，通过对其工作原理和运行特性的分析，指出它区别于普通感应电机的特点，推导出新型笼型感应电动机的等效电路，才能为后面的设计和计算提供基础。　　当对新型笼型感应电动机定子绕组施以正弦电压1时，通过定子绕组的电流1会产生定子阻抗压降1z1。定子阻抗为z1＝r1+jx1,r1为定子电阻，x1为定子漏电抗。　　同时，定子电流1产生定子磁势

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