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高次谐波对异步电机性能有何影响?

2020-09-02 13:42:36     来源:电机技术日参        

【哔哥哔特导读】缘于电机定转子铁芯齿、铁芯槽存在的客观性,绕组分布为非正弦波,以及电机磁路饱和程度的不均匀性,导致电机运行中高次谐波存在的必然性。

在前面的推文中我们谈过异步电机的起动的运行特性,异步电机又称为感应电机。其中涉及到电机的电磁转矩,电机的电磁转矩由气隙中的基波磁场以及由其感应出的转子电流作用产生。对于任何一台电机,气隙中除基波磁场外,还不同程度地存在高次谐波磁场,在高次谐波磁场的作用下,就有对应的谐波转矩,也称之为附加转矩。附加转矩会不同程度的干扰电磁转矩的作用效果,严重时导致电机起动困难甚至根本就无法起动。

缘于电机定转子铁芯齿、铁芯槽存在的客观性,绕组分布为非正弦波,以及电机磁路饱和程度的不均匀性,导致电机运行中高次谐波存在的必然性。

电机

高次谐波产生的转矩有两种,即异步附加转矩与同步附加转矩,两种附加转矩都对电机的起动性能有不良影响。一般情况下,异步附加转矩会导致电机在某一个转速下爬行而无法达到额定转速;同步附加转矩如果发生在起动的瞬间,可能会导致电机起动的死点,即使是电机空载状态下起动。关于这个问题,在电机的试验状态下不时有发现:对于同一批的同规格电机,尽管施加同样的电机,不时总有个别的电机无法起动,在该情况下惯用的做法是将电机转子旋转一个角度即可轻松起动。

通过理论分析我们可以发现,因转矩曲线上叠加了高次谐波产生的转矩,会使曲线上出现凹点,从而恶化了电机的起动性能。如何削减高次谐波影响、改善电机起动性能?比较常用也非常有效措施有:调整电机定子与转子的槽配合;增大电机定子的气隙;定子或转子斜槽;采用短距和整数槽绕组等。

调整电机定子与转子的槽配合的目的在于减少和消除同步附加转矩;增大定转子气隙是通过工作波与谐波磁导数值的占比关系削弱高次谐波。

按照实际生产加工工艺,更多的在转子上采用斜槽,可以有效控制同步附加转矩值。但是,当采用斜槽时,电机的功率因数和最大转矩性能又会不同程度的变差。

高次谐波除对电机起动性能的影响外,还有一个不良影响是电机的高频电磁声,关于高频电磁声,我们在原来的文章中也谈过不少,处理该类问题的措施类似。

对于异步电机定子与转子的槽配合,必须以大量的设计和试验结果为基础,许多设计资料都给出了一些经验性的配合关系可供选择,当然也有一些比较忌讳的配合关系,相关详尽内容我们会另辟版块与各位交流。

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