在常规情况下,异步电机在负载状态下的附加损耗往往未被详细计算。根据多数国家标准,负载时的附加损耗大约占电机输出(发电机)或输入(电动机)功率的0.5%。但这个数值只是一个粗略的估计。对于采用压力铸铝工艺的小型异步电动机,负载时的附加损耗通常约占输出功率的2~3%,个别情况下甚至可能高达4~5%或更高。这样的损耗不仅会影响电机的运行经济性和起动性能,还可能导致线组温升过高。因此,多年来,人们一直在关注如何准确计算和降低笼型转子异步电机负载时的附加损耗。
笼型转子异步电机负载附加损耗主要包括以下几个方面:
1. 定子绕组的漏磁场在绕组及绕组端部附近金属部件中产生的附加损耗;
2. 定子磁势谐波产生的磁场在鼠笼转子绕组中感生电流引起的附加损耗;
3. 定子磁势谐波产生的磁场在转子铁心表面引起的表面损耗;
4. 没有槽绝缘的铸铝转子中,由泄漏电流产生的损耗。
其中,定子绕组的漏磁场在绕组及绕组端部附近金属部件中产生的附加损耗由基频电流产生,因此也被称为基频附加(杂散)损耗。其余各项则由高频电流产生,因此也被称为高频附加(杂散)损耗。
在斜槽情况下,如果导条绝缘良好,由定子相带谐波磁势在鼠笼绕组中产生的损耗可以近似按照公式(1)进行计算。但在计算过程中,需要乘以K,即鼠笼转子绕组对v次谐波的斜槽系数。假设转子槽扭斜一个定子齿距,那么在整个导条长度上由定子磁势齿谐波感生的合成电势接近等于零。
然而,如果导条与铁心间绝缘不良,定子磁势各次谐波在转子鼠笼绕组中感生的电势,会通过铁心硅钢片在相邻导条间形成“横向”电流,从而产生附加损耗。这种损耗的大小除了与谐波磁场的频率、磁密幅值等有关外,主要还取决于导条与铁心间的接触电阻Rc。然而,影响接触电阻Rc大小的加工工艺因素较难掌握,因此很难确定一个计算Rc的通用公式,目前尚无一种成熟而简易的方法来计算此项损耗。
为了降低异步电动机负载时的附加损耗,以下措施可供参考:
1. 采用谐波含量较少的各种定子绕组型式,如双层短距分布绕组、单双层绕组代替单层绕组、△-丫混合接法绕组等;
2. 采用近槽配合;
3. 采用斜槽,并注意改进转子铸铝工艺或采用其他工艺(如低压铸造代替压力铸造),以增大导条和铁心间的接触电阻。
值得一提的是,对于直流电机,负载时的附加损耗一般较小,通常不进行详细计算。对于没有补偿绕组的电机,一般取为输出(发电机)或输入(电动机)功率的1%;对于有补偿绕组的电机,一般分别为0.5%。例如,安徽皖南电机在设计和制造过程中,就充分考虑了负载损耗问题,并采用了多种技术手段来降低损耗,提高了电机的运行效率和可靠性。皖南电机价格表上显示的产品,都是经过精心设计和严格测试的,确保了用户在购买时能够得到物有所值的产品。