深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子與普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動性能對比分析

摘 要：本文對深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機與普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機的啟動原理進行了闡述，并對兩種鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機的啟動性能進行了深入的對比分析，說明了深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動性能的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子；普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子；三相異步電動機；啟動

1 引言

三相異步電動機由于結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便等優(yōu)點被廣泛應用于現(xiàn)代企業(yè)中，根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)劃分，三相異步電動機轉(zhuǎn)子分為鼠籠式和繞線式。由于鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)無法形成開路狀態(tài)，所以在轉(zhuǎn)子回路中無法串入電阻，只能采取降壓啟動方法；繞線式轉(zhuǎn)子是在三相異步電動機轉(zhuǎn)子槽中安放繞組，三相繞組一端短路，另一端分別連接轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，滑環(huán)通過電刷連接外電路并可以短接，能夠在繞線式轉(zhuǎn)子回路中串入電阻，這樣即可以采取轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動方法。繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動機具有更好的啟動性能，但造價高。根據(jù)繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動原理并結(jié)合普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，開發(fā)出深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機，下面就深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子與普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機的啟動原理及啟動性能進行分析。

2 普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動原理及特性

普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子是在三相異步電動機轉(zhuǎn)子槽中安放銅條，兩側(cè)分別用銅環(huán)將銅條端部短路；或者由鑄鋁一次澆筑而成鼠籠狀結(jié)構(gòu)，故稱鼠籠式轉(zhuǎn)子。由于鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)無法形成開路狀態(tài)，所以在轉(zhuǎn)子回路中無法串入電阻，只能從定子回路入手采取措施改善電動機的啟動性能。

2.1 定子回路串電阻或電抗器啟動

在電動機定子回路中串入電阻或電抗器，分擔部分電壓，降低電動機定子繞組兩端電壓，從而降低電動機的啟動電流。

2.2 星--角啟動

適用于定子繞組三角接法電動機，啟動時將定子繞組星接，啟動完畢改為角接。該方法使電動機啟動過程中電動機定子繞組兩端電壓降低為額定運行時電壓的1/√3，從而降低電動機的啟動電流。

2.3 自耦變壓器降壓啟動

自耦變壓器實為降壓變壓器，將自耦變壓器一次繞組接電源，二次繞組接電動機定子繞組兩端，降低電動機定子繞組兩端電壓，從而降低電動機的啟動電流。

2.4 普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動方式下電動機輸出轉(zhuǎn)矩

以上所述傳統(tǒng)的鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動方式均屬于降壓啟動范疇，即通過降低電動機定子繞組兩端電壓來達到降低啟動電流的目的。由于三相異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩與電動機定子繞組兩端電壓的平方成正比例關(guān)系，上述方法在達到降低電動機啟動電流的目的同時，損失了大部分的輸出轉(zhuǎn)矩。所以該方法具有局限性，只適用于空載啟動或輕載啟動。

3 繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動原理及特性

繞線式轉(zhuǎn)子是在三相異步電動機轉(zhuǎn)子槽中安放繞組，三相繞組一端短路，另一端分別連接轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，滑環(huán)通過電刷連接外電路并可以短接。這樣即可以在繞線式轉(zhuǎn)子回路中串入電阻。

3.1 轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動

在繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子回路中串入對稱電阻，降低電動機啟動電流。啟動過程中，分級切除對稱電阻，從而保證電動機足夠的輸出轉(zhuǎn)矩。

3.2 轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器啟動

頻敏變阻器是阻值可以根據(jù)轉(zhuǎn)子電頻率變化而變化的可變電阻，將頻敏變阻器串入繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子回路中，啟動初始階段轉(zhuǎn)子電頻率高，頻敏變阻器阻值高，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸提高，轉(zhuǎn)子電頻率逐漸降低，頻敏變阻器阻值隨之降低，這樣既降低了電動機啟動電流，還可以平滑地切除電阻。

3.3 繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動方式下電動機輸出轉(zhuǎn)矩

三相異步電動機的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比例關(guān)系，繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子回路中串入對稱電阻，降低了啟動電流，但是由于功率因數(shù)提高了，不但沒有降低電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，反而提升了啟動轉(zhuǎn)矩。該方法適用于重載啟動，較比普通鼠籠式三相異步電動機啟動性能更為優(yōu)良。

4 深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動原理及特性

深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子是在普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)上，加大了鐵芯槽設計深度，根據(jù)金屬導電的“趨膚”效應，三相異步電動機啟動時由于電流大，深槽上部電荷密度遠大于下部電荷密度，增加了轉(zhuǎn)子電阻，提高了轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)，不但降低了啟動電流，反而提升了啟動轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)子電流逐漸減小，深槽上部電荷密度隨之減小，轉(zhuǎn)子電阻也逐漸減小，使電動機平穩(wěn)地完成啟動過程。

5 結(jié)束語

深槽型鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機是根據(jù)繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動機啟動原理并結(jié)合普通型鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)研發(fā)出的新型鼠籠式轉(zhuǎn)子電動機，具有造價低、啟動轉(zhuǎn)矩大優(yōu)點，可以滿足大負載啟動需求。體現(xiàn)出良好的啟動性能和經(jīng)濟適用性。

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