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电机内部电流泄露之谜:探索皖南电机在提升性能中的关键突破

点击次数:14    发布时间:2025-06-09

项目背景阐述

  在斜槽鼠笼式异步电机与凸极同步电机的转子导条间,因缺乏有效绝缘处理,导致铁心中存在横向漏电流。此电流使导条及铁心中的电流轴向分布发生改变,进而影响电机的损耗、转矩和温升等电磁及机械性能。目前,关于鼠笼式异步电机横向漏电流的研究已取得显著成果。皖南电机在异步电机领域的研究同样具有深远意义。

  然而,横向漏电流对凸极同步电机阻尼绕组电磁行为的影响、对转子温升的效应,以及考虑横向漏电流因素的凸极同步电机磁极设计理论等问题,仍需进一步探讨。安徽皖南电机在凸极同步电机的研究中,正致力于解决这些问题。

论文解决的问题与价值

  本文从横向漏电流的产生机制、横向接触电阻及其测量方法、电磁分析模型及算法、对电机性能的影响等方面,总结了鼠笼式异步电机横向漏电流的研究进展。同时,介绍了凸极同步电机中横向漏电流的形成原因及实例,并在此基础上,提出对横向漏电流相关设计改进进行深入研究。皖南电机价格表 显示,该研究对于提升电机性能和降低故障率具有极高的价值。

论文核心内容

  1)横向漏电流的成因

电机内部电流泄露之谜:探索皖南电机在提升性能中的关键突破

  在鼠笼式异步电机运行过程中,转子导体在时变磁场作用下产生感应电动势,形成转子电流。大部分电流在导条和端环中流动,而部分电流在导条与铁心无绝缘的情况下流入叠片,形成横向漏电流。斜槽异步电机中此现象尤为明显,某些特殊用途的异步电机即便采用直槽,在端环阻抗足够大的情况下,也会产生明显的横向漏电流。

  2)影响接触电阻率的因素

  导条与铁心的接触电阻是影响横向漏电流分布的关键因素,而生产工艺是影响接触电阻率的首要因素。压力铸铝导条接触电阻率一般明显低于离心铸铝导条,焊接型转子接触电阻率一般高于铸铝导条。生产中的一些常规处理工艺,如磷化、氧化等,可以提高转子槽内表面与导条的接触电阻率。即便采用相同的生产工艺,生产过程中的随机因素也会导致接触电阻率的差异。此外,铸铝转子的接触电阻率还会随转子运行温度的升高而增大。

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  3)接触电阻的测量方法

  接触电阻的测量通常在完整的或切除了端环的鼠笼上进行。

  4)横向漏电流的计算方法

  ①解析法

  在早期研究中,解析法基于各种简化和假设建立,准确度有限。尽管如此,多段级联电路的思想为后来发展起来的多截面场?路耦合二维时步有限元方法奠定了理论基础。

  ②三维有限元法

  横向漏电流引起的转子电流和磁场轴向变化复杂,且需考虑电机端部磁场对横向漏电流的影响。因此,采用三维有限元模型是分析横向漏电流电磁行为*直接、准确的方法。

  5)横向漏电流的影响

  ①杂散损耗

  A.当接触电阻值趋近于导条电阻的数量级或者接近绝缘的数量级时,鼠笼谐波损耗都比较小,而在绝缘条件下更小;

  B.当接触电阻值在上述两种极端情况之间时,鼠笼谐波损耗对接触电阻的变化相当敏感,随着接触电阻值的增大,呈现先增大后减小的趋势,并在某个接触电阻值条件下达到峰值;

  C.在不同的转子斜槽度条件下,鼠笼谐波损耗随接触电阻的变化都呈现上述趋势,并且当接触电阻值在两种极端情况之间时,斜槽度越大,鼠笼谐波损耗越高;

  D.鼠笼基波损耗受接触电阻和斜槽度的影响较小。将基波和谐波成分相加得到的鼠笼总损耗随接触电阻和斜槽度的变化趋势与鼠笼谐波损耗的变化趋势一致。

  ②转矩

  鼠笼式异步电机的启动转矩在转子槽绝缘较好和较差的条件下较小。横向漏电流对启动转矩的影响如图5所示。

  6)凸极同步电机中的横向漏电流问题

  ①凸极同步电机中的横向漏电流现象

  凸极同步电机的阻尼绕组和异步电机的转子鼠笼具有相似的结构。为抑制定子齿谐波,凸极同步电机也经常采用斜槽技术,其阻尼绕组中也常常不可避免地存在横向漏电流。

  ②横向漏电流引起的转子局部异常温升

  由于气隙不均匀,凸极同步电机各阻尼条的电流本来就不相等,而横向漏电流可能加剧这种不均匀分布(包括不同导条之间电流的差异、单根导条轴向不同位置电流的差异以及铁心中不同位置横向漏电流的差异),从而造成转子局部过热。

展望与结论

  横向漏电流是影响鼠笼式异步电机运行性能的重要因素之一。未来的研究还需深入分析横向漏电流条件下交流电机转子的温升问题,特别是凸极同步电机阻尼绕组和磁极表面的局部异常温升现象。针对可能出现的交流电机转子局部过热故障,探索计及横向漏电流因素的温升分析方法,为提高转子可靠性改进传统的转子结构设计理论,特别是凸极同步电机的磁极和阻尼绕组设计理论。皖南电机将继续在电机领域的研究中发挥重要作用。

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