电机导电系统中,笼型电机转子的核心功能和工作机理
定子三相绕组是由供电系统提供三相对称电源电产生电流,并由此产生旋转磁场;而电机的转子部分,由端环部分将所有的导条两端连接,形成“一束”闭合回路;没有直接电源供电,但两端短路的转子导条切割定子旋转磁场产生感应电势,使幅值相同、存在相位差的不同转子导条间而产生电流,并激励出相应的旋转磁场,与定子磁场相互作用产生驱动转子旋转的力矩。
转子部分的电动势为感应电动势,电流为感应电流,转子导条部分自然地形成了一个个带载流导电体。转子电流的大小直接关系到转子本身的损耗及发热程度,以及可产生的转矩大小。
为了达成电机起动、温升、效率等性能的优化,转子部分的参数和性能水平至关重要。
(1)与定子部分比较,笼型转子的导条与铁芯之间没有绝缘材料,但铁芯硅钢片之间的绝缘电阻及导条与铁芯之间的接触电阻与导条材料良好的导电性形成极大反差,自然引导和约束了电流的流动范围。
显然,转子铁芯叠压的整齐度对转子的整体性能影响较大,锯齿导条会减小接触电阻和导条的有效截面,严重影响电机性能。生产加工过程中因为毛刺而采取的打磨措施,也会对铁芯的绝缘性能造成不良影响。同样,铸铝转子铝的纯度和成分也非常关键和必要,特别是铸造过程中,由于铸造设备或工装导致的导电材料杂质,都会对转子性能产生不良影响;特别关键的是熔铝过程中不应有杂质混入,熔铝炉不宜采用影响铝液纯度的金属材料,包括自动铸铝设备中输液管的材质随时间变化的动态情况都要严格控制。
(2)铸铝过程属于热操作,任何一种铸铝工艺,都应结合具体的设备和转子规格,确定相应的工艺参数,以保证铸铝效果。一方面应尽力保证转子导条的密度高,另一方面要最大限度地规避气孔、缩孔、瘦条、断条等铸造缺陷。
当转子导条或端环部位有严重的铸造缺陷时,都会不同程度地影响转子各部位电流的差异性,从而对电机的整体性能造成影响。
与绕线式转子相比较,笼型转子的槽形设计的灵活度较大,可以按照电机的性能需求,最大限度地优化,如针对于起动性能的梯形槽、双笼槽等。
(1)导条材料纯度不够导致的质量问题。对于没有特殊要求的铸铝转子电机,铸造用铝的纯度不不低于99.7%,高效电机对于材质的要求更高;当材料本身不符合或铸造过程混入杂质后,最直接的影响是转子阻抗增大,导致转矩降低。
(2)转子锯齿问题。由于冲片质量不佳或叠压工装不合理,都会导致转子铁芯槽口呈锯齿状,其最直接的后果相当于转子铁芯的槽形面积减小,直接影响导流效果。
(3)瘦条和断条问题。当铸造参数控制不好时,最容易出现铝条的局部缺陷,即导条局部变细甚至断开,或者是导条局部出现空壳,这类转子在电机运行时会出现电流不平衡及转子局部发热问题,在电机的试验环节会有明显的数据异常。
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