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1、 YGS调压调速实心转子异步电动机的研制江苏联合职业技术学院镇江分院 郑建华Jiangsu United Vocational Technical College Zhenjiang Department Zheng Jian hua 摘要：本文介绍了YGS调压调速实心转子异步电动机的结构、特点、运行性能、调速调压原理及其在工业实际应用中的存在问题和改进措施。abstrant: in the passage ,we present the structure ,features ,working performance of the YGS variable voltage controlin
2、g of asynchronous motor with solid rotor ,as well as its variable voltage controling principles,some problems in the practical application and some improvement.关键词：调压调速、实心转子、异步电动机keyword: variable voltage controling, solid rotor, asynchronous motor1、引言 在普通鼠笼型异步电动机中，想要实现电机调速，只有变频、变极和调压三种方式可以实现。变频器价格昂
3、贵，维修困难；变极不能实现平滑调速；，调压调速时由于异步电机的机械特性曲线（T-S曲线）如图1可知，当负载为恒转距负载时，电动机外施电压由U1=UN（额定电压）下调到U2U1时，转差率由Sa降为Sb，且只有a、b二点为稳定运行点（c点为不稳定运行点），转速变化不大，即电动机调速范围很小。当负载为风机或水泵一类负载时，电动机需输出一定的功率，当电压下降时，会导致电动机电流急剧上升，使电动机发热而烧毁。电磁调速电动机虽能实现平滑调速，但同等功率与异步电动机相比体积太大、耗材太多。因此，设计一种能用简单的调压器来实现调速的电动机，在工业生产中具有广阔的前景。 图1 鼠笼型异步电动机的调压调速特性2、
4、 产品研制过程及关键问题 从绕线转子电动机我们得到这样的启发，当在转子回路串接电阻（相当于增加转子的等值电阻）时，电动机的T-S曲线发生偏移，负载一定时的转速将发生明显变化。同时起动转矩增大。就是说，要实现调速，必须使异步电动机的较“硬”的机械特性变“软”。根据文献记载，实心转子异步电动机就具备这一特性。典型的实心转子的T-S曲线如图2.由于实心转子电动机具有软的机械特性，所以无论是恒转矩负载或是风机泵类性质的负载，电机的调速范围很宽，从转差率S=1到S0的范围内均能稳定运行。 图2 实心转子异步电机动T-S曲线 实心转子电动机虽能实现调压平滑调速，且起动电流小、起动转矩大、转子结构刚性好、机
5、械可靠性高（转子无断条之忧）的优点，但是由其工作特性可知，其机械特性太软，使其过载能力明显偏低，在额定运行时的转差SN要比普通的笼型电动机大很多，相应地转子损耗要大，电动机的效率明显偏低，同时功率因素也较低，因而与笼型电动机相比其电机利用系数低。鉴于上述原因，必须改善电动机转子的电磁性能，从而改善电动机的运行性能，使其除具备良好的调压调速性能外，又兼有良好的运行性能。实心转子异步电动机的工作特性是由实心转子兼具转子铁心磁路和转子电路绕组这一特点所决定的。因此，转子材料的相对磁导率ur和电阻率是关键因素，它决定了转子的参数，影响电机的性能。所以，必须选择合适的材料来制造转子，以及采用合适的转子结
6、构，才能扬长避短，制造出性能较好的调压调速实心转子电动机。 3、 YGS电动机在设计时考虑了以下关键问题：3.1、采用B极绝缘结构，与目前大多数电机产品相一致3.2 定子铁心冲片采用与Y系列同机座号同极数电动机的定子冲片，无需重新设计制造模具，提高了通用性，给生产带来方便。3.3电动机的结构件可采用Y系列电动机结构件。3.4 安装尺寸与Y系列电机相同，方便用户使用在转子结构和选材上采用了目前公认是实心转子最好的转子结构和材料。转子结构如图3所示。在转子表面开槽，两端加铜端环。这种结构比光滑无端环实心转子结构在整个转差范围内提高功率因素COS和电磁转矩Tem，大约20%左右。转子本体采用20#钢
7、锻制后加工。这是因为目前20#钢的相对磁导率ur和电阻率较适合作为转子材料。转子表面开槽，两端加良导体端环，可以使其结构与鼠笼电动机转子较为接近，有较理想的运行特性。以我厂研制的YGS100L6样机为例，其设计值和试验值见表1. 图3 转子结构 基本上达到了设计要求。 在该电动机的试制中，采用了上文所述的转子表面开槽带端环结构。由于转子为实心体，使得转子的涡流损耗加大。在转子表面开槽（该电机槽宽2mm），使得涡流路径上的等效电阻加大，可表1序 号试 验 项 目设 计 值试 验 值1空载电流 ，A（380V） 3.653.762堵转电流 , A（380V）14.6413.163堵转转矩 ,Nm（
8、380V）5.055.434温升 ,K（380V）80685温升, K（150V）80516效率 %7273.687功率因数0.550.538调速性能（380150V）（900600）r/min达 标以有效地减少涡流损耗，提高电动机效率和功率因数。同时，在该电动机中采用加大空气气隙g来减少因转子电流的趋肤效应而引起的表面附加损耗，来减少电动机发热。这些在转子表面均布，沿轴向开制的槽与普通笼型电动机转子槽有相似之处。故应注意与定子槽的配合，本电机采用36/24槽配合。该电动机调压时机械特性曲线如图2所示，证明其有较好的调压调速特性。样机经装在我厂研制的电动滚筒中试验，使滚筒由额定转速从88r/m
9、in，平滑下调到30r/min，整个调速段均能稳定运行。4、性能数据分析、改进方法及应用前景从表1可以看出该电机的试验值与设计值大致吻合，达到了设计要求，其堵转电流较普通笼型电机要小很多，这是因为实心转子有较大的等效电阻所决定的，它改善了电动机的起动性能。但该机的效率和功率因数较低，这是因为其转子损耗太大所致。但软的机械特性是调压调速的前提，如何兼顾调速和力能指标是需进一步研究的课题。国内外的研究成果表明，实心转子单机容量较大时的功率和功率因数将会有明显的提高。要进一步改善电动机的性能还应在以下几方面采取措施：4.1 选择更好的转子材料，如相对磁导率ur较低的铜铁合金，以及最佳的磁导率运行点4
10、.2 改进电动机定子的电磁方案，如采用Y-复合绕组（即正弦绕组），可以加强基波磁势，削弱5次，7次等一系列谐波磁势，因而电动机的出力提高，同时噪声振动减小，从而改善了电机的性能，降低了电能的消耗，使电动机效率有明显的提高。4.3 采用特殊的转子结构，如双层复合转子结构。采用以上措施将会使实心转子电动机具有更好的工作特性，该电动机配上简单的调压装置，在不需要很高调速精度的场合大有用武之地。对拖动水泵和风机一类负载将会带来显著的节能效果。同时由于其启动电流小，特别适合于频繁起动和反复正、反转运行的场合，因此发展YGS调压调速实心转子电机具有广阔的前景。参考文献： 1、电机学，章明涛编著2、电机工程手册第6篇 微特电机.3、电机设计西安交通大学 陈世坤 主编联系方法： 江苏镇江市学府路132号，江苏联合职业技术学院镇江机电分院邮编 212009 电话：13952855202 郑建华邮箱 zyw_j6