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高次谐波对异步电动机的性能有什么影响?

2021-09-02  浏览次数:

在前面的推文中,我们谈到了异步电动机的起动运行特性,也叫感应电动机。它涉及电机的电磁转矩,它是由气隙中的基波磁场及其感应的转子电流产生的。对于任何电机来说,除了基波磁场外,气隙中也不同程度地存在高次谐波磁场。在高次谐波磁场的作用下,会产生相应的谐波转矩,也称为附加转矩。附加转矩会不同程度地干扰电磁转矩的作用,严重时会使电机启动困难甚至无法启动。

由于定子和转子铁芯的齿和槽的客观性,绕组的分布是非正弦的,以及电机磁路饱和度的不均匀性,在电机运行中不可避免地会存在高次谐波。

高次谐波产生的转矩有两种,即异步附加转矩和同步附加转矩,两者都对电机的起动性能产生不利影响。一般情况下,异步附加转矩会导致电机以一定速度爬行,达不到额定速度;如果同步附加转矩发生在起动的瞬间,则可能导致电机起动的死点,即使电机空载起动。关于这个问题,在电机的测试状态中不时发现:对于同一批相同规格的电机,虽然采用了相同的电机,但总有一些电机不能不时启动。在这种情况下,通常的做法是将电机转子旋转一个角度,以便于启动。

通过理论分析可以发现,在转矩曲线上叠加高次谐波产生的转矩会在曲线上造成凹点,从而恶化电机的起动性能。如何降低高次谐波的影响,提高电机的起动性能?常用且有效的措施有:调整电机定子与转子的槽配合;增加电机定子的气隙;定子或转子斜槽;采用短距离和整数槽绕组。

调整电机定转子槽配合的目的是减少和消除同步附加转矩。增加定转子气隙是通过工作波与谐波磁导率的比值来削弱高次谐波。

根据实际生产工艺,在转子上使用更多的斜槽,可以有效控制同步附加扭矩值。但使用滑槽时,电机的功率因数和最大转矩性能会有不同程度的劣化。

除了高次谐波对电机起动性能的影响,还有一个不利的影响,就是电机的高频电磁声。我们在原文章中也讲了很多高频电磁声,处理这类问题的措施也差不多。

异步电动机定子和转子的槽匹配必须基于大量的设计和试验结果。很多设计数据都给出了一些经验匹配关系可供选择,当然也有一些禁忌匹配关系。具体内容我们会在另一节和你交流。

以上非官方内容仅代表个人观点。

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