S popularizáciou napájania s premenlivou frekvenciou sa problém so štartovaním motorov stal ľahko riešiteľným, ale pri bežných napájacích zdrojoch je štartovanierotor s klietkou nakrátkoAsynchrónne motory boli vždy problémom. Z analýzy štartovacieho a prevádzkového výkonu asynchrónnych motorov vyplýva, že na zvýšenie štartovacieho momentu a zníženie prúdu počas štartovania je potrebný väčší odpor rotora; zatiaľ čo počas chodu motora je potrebné znížiť straty v medi rotora a zlepšiť účinnosť motora, čo je zjavný rozpor.
Pri motoroch s vinutým rotorom je táto požiadavka dobre splnená, keďže rezistor je možné zapojiť do série počas štartu a potom ho počas prevádzky odstrániť. Asynchrónny motor s vinutým rotorom má však zložitú štruktúru, vysoké náklady a nepraktickú údržbu, čo do určitej miery obmedzuje jeho použitie; to vedie ľudí k tomu, aby vychádzali z tvaru rotorovej drážky v podobe klietky veveričky.asynchrónny motora skúste využiť „skin efekt“ na dosiahnutie cieľa veľkého rozbehového odporu a malého odporu počas prevádzky. Motory s hlbokou drážkou a dvojitou klietkou nakrátko majú tento rozbehový výkon. Dnes si povieme niečo o motoroch s hlbokou drážkou.
Asynchrónny motor s hlbokou drážkou
Aby sa zvýraznil povrchový efekt, tvar drážky rotora asynchrónneho motora s hlbokou drážkou je hlboký a úzky a pomer hĺbky drážky k šírke drážky je v rozsahu 10-12. Keď prúd prechádza rotorovými tyčami, zvodový tok prepojený so spodnou časťou tyčí je oveľa väčší ako zvodový tok prepojený s otvorom drážky. Preto, ak tyče považujeme za niekoľko malých vodičov rozdelených pozdĺž výšky drážky zapojených paralelne, malé vodiče bližšie k spodnej časti drážky majú väčšiu zvodovú reaktanciu a čím bližšie k otvoru drážky, tým menšia je zvodová reaktancia.
Pri štartovaní, keďže frekvencia rotorového prúdu je vysoká a zvodová reaktancia je veľká, bude rozloženie prúdu v každom malom vodiči závisieť od zvodovej reaktancie. Čím väčšia je zvodová reaktancia, tým menší je zvodový prúd. Týmto spôsobom bude pri pôsobení rovnakého potenciálu indukovaného hlavným magnetickým tokom vzduchovej medzery hustota prúdu v blízkosti dna štrbiny v tyčiach veľmi malá a čím bližšie k otvoru štrbiny, tým väčšia je hustota prúdu.
V dôsledku skin efektu, po tom, čo je väčšina prúdu stlačená do hornej časti vodiča, je úloha vodiča v spodnej časti drážky veľmi malá, čo je ekvivalentné zníženiu výšky a prierezu vodiča, takže sa zvyšuje odpor rotora a spĺňa požiadavku veľkého odporu pri štartovaní. Keď je motor naštartovaný a motor beží normálne, v dôsledku nízkej frekvencie rotorového prúdu je rozptylová reaktancia rotorového vinutia oveľa menšia ako odpor rotora, takže rozloženie prúdu vo vyššie uvedených malých vodičoch bude určené hlavne odporom.
Keďže odpor každého malého vodiča je rovnaký, prúd v tyči vodiča bude rovnomerne rozložený, takže skin efekt v podstate zmizne a odpor tyče vodiča rotora sa opäť zmenší, blíži sa k jednosmernému odporu. Je zrejmé, že pri normálnej prevádzke sa odpor rotora automaticky zníži, čím sa dosiahne efekt zníženia strát medi a zlepšenia účinnosti.
Aký je efekt pokožky?
Skin efekt sa nazýva aj skin efekt. Keď striedavý prúd prechádza vodičom, prúd sa koncentruje na povrchu vodiča. Tento jav sa nazýva skin efekt. Keď sa prúd alebo napätie vedie vodičom s elektrónmi s vyššou frekvenciou, zhromažďuje sa na povrchu celého vodiča namiesto toho, aby sa rovnomerne rozložilo v prierezovej ploche celého vodiča.
Povrchový efekt ovplyvňuje nielen odpor rotora, ale aj rozptylovú reaktanciu rotora. Z dráhy rozptylového toku štrbiny je zrejmé, že prúd prechádzajúci malým vodičom generuje rozptylový tok iba z malého vodiča do štrbiny, ale nie z malého vodiča na spodok štrbiny, pretože ten nie je s prúdom prepojený. Týmto spôsobom, pri rovnakom prúde, čím bližšie k spodu štrbiny, tým viac rozptylového toku sa generuje a čím bližšie k štrbine, tým menej rozptylového toku sa generuje. Je zrejmé, že keď povrchový efekt stláča prúd vo vodiči do štrbiny, rozptylový tok zo štrbiny generovaný rovnakým prúdom sa znižuje, a tým sa znižuje rozptylová reaktancia štrbiny. Povrchový efekt preto zvyšuje odpor rotora a znižuje rozptylovú reaktanciu rotora.
Sila skin efektu závisí od frekvencie rotorového prúdu a veľkosti drážky. Čím vyššia je frekvencia a čím hlbšia je drážka, tým výraznejší bude skin efekt. Pre ten istý rotor, ak je frekvencia odlišná, bude skin efekt odlišný a parametre rotora budú tiež odlišné. Z tohto dôvodu by sa mal odpor rotora a úniková reaktancia počas normálnej prevádzky a štartu presne rozlišovať a nemali by sa zamieňať. Pri rovnakej frekvencii je skin efekt drážkových rotorov veľmi silný, ale skin efekt má určitý vplyv aj na rotory s klietkou nakrátko s bežnou konštrukciou. Preto aj pri rotore s klietkou nakrátko s bežnou konštrukciou by sa parametre rotora pri štarte a prevádzke mali vypočítavať samostatne.
Reaktancia rozptylu rotora hlbokej drážkyasynchrónny motorVďaka hlboko drážkovému tvaru rotora je znížená povrchovým efektom, ale aj po znížení je rozptylová reaktancia rotora stále väčšia ako u bežného rotora s klietkou nakrátko. Preto sú účinník a maximálny krútiaci moment motorov s hlbokou drážkou o niečo nižšie ako u bežných motorov s klietkou nakrátko.
Čas uverejnenia: 5. júla 2024