Dünne Stäbe oder gebrochene Stäbe sind häufig verwendete Fehlerbegriffe bei Rotormotoren aus Aluminiumguss. Sowohl dünne Stäbe als auch gebrochene Stäbe beziehen sich auf die Rotorstäbe. Sobald die Form des Stanzschlitzes, die Eisenlänge und die Schlitzneigung des Rotors bestimmt sind, weisen die Rotorstäbe theoretisch eine sehr regelmäßige Form auf. Im eigentlichen Herstellungsprozess kommt es jedoch häufig aus verschiedenen Gründen dazu, dass die endgültigen Rotorstäbe verdreht und verformt werden und es sogar zu Schrumpfungslöchern im Inneren der Stäbe kommt. In schweren Fällen kann es zum Bruch der Stäbe kommen.
Da der Rotorkern aus Rotorstanzungen besteht, erfolgt die Umfangspositionierung durch die zu den Rotorstanzungen passenden Schlitzstäbe während des Laminiervorgangs. Nach der Fertigstellung werden die geschlitzten Stäbe herausgenommen und mit der Form aus Aluminium gegossen. Wenn die geschlitzten Stäbe und die Schlitze zu locker sitzen, kommt es beim Laminierungsprozess zu unterschiedlich starken Umfangsverschiebungen der Stanzteile, was letztendlich zu welligen Oberflächen auf den Rotorstäben, Sägezahnerscheinungen an den Rotorkernschlitzen und sogar zu gebrochenen Stäben führt. Darüber hinaus ist der Aluminiumgussprozess auch der Erstarrungsprozess von flüssigem Aluminium, das in die Rotorschlitze gelangt. Wenn das flüssige Aluminium beim Einspritzvorgang mit Gas vermischt wird und nicht gut ausgetragen werden kann, bilden sich an bestimmten Stellen der Stäbe Poren. Wenn die Poren zu groß sind, führt dies auch zum Bruch des Rotorstabs.
Wissenserweiterung – tiefe Nut und DoppelkäfigAsynchronmotoren
Aus der Analyse des Anlaufs des Käfig-Asynchronmotors geht hervor, dass beim Direktanlauf der Anlaufstrom zu groß ist; Beim Anlauf mit reduzierter Spannung verringert sich zwar der Anlaufstrom, aber auch das Anlaufdrehmoment. Anhand der künstlichen mechanischen Eigenschaften des Serienwiderstands des Rotors des Asynchronmotors ist ersichtlich, dass eine Erhöhung des Rotorwiderstands innerhalb eines bestimmten Bereichs das Anlaufdrehmoment erhöhen kann und eine Erhöhung des Rotorwiderstands auch den Anlaufstrom verringert. Daher kann ein größerer Rotorwiderstand die Startleistung verbessern.
Wenn der Motor jedoch normal läuft, hofft man, dass der Rotorwiderstand kleiner ist, was den Kupferverlust des Rotors verringern und den Wirkungsgrad des Motors verbessern kann. Wie kann der Käfig-Asynchronmotor beim Starten einen größeren Rotorwiderstand haben und der Rotorwiderstand im Normalbetrieb automatisch sinken? Dieses Ziel können Tiefnut- und Doppelkäfig-Asynchronmotoren erreichen.
Tiefer SchlitzAsynchronmotor
Der Rotorschlitz des Tiefschlitz-Asynchronmotors ist tief und schmal, und das Verhältnis von Schlitztiefe zu Schlitzbreite beträgt normalerweise 10 zu 12 oder mehr. Wenn Strom durch die Rotorstäbe fließt, ist der Streufluss, der mit der Unterseite der Stäbe verbunden ist, viel größer als der Streufluss, der mit der Schlitzöffnung verbunden ist. Wenn man die Stäbe daher als eine Anzahl kleiner Leiter betrachtet, die über die Schlitzhöhe verteilt sind und parallel geschaltet sind, haben die kleinen Leiter, die näher am Boden des Schlitzes liegen, eine größere Streureaktanz und die kleinen Leiter, die näher an der Schlitzöffnung liegen, einen kleineren Streureaktanz.
Wenn der Motor startet, ist aufgrund der hohen Frequenz des Rotorstroms die Streureaktanz der Rotorstäbe groß, sodass die Stromverteilung in jedem kleinen Leiter hauptsächlich durch die Streureaktanz bestimmt wird. Je größer die Streureaktanz ist, desto kleiner ist der Strom. Auf diese Weise ist die Stromdichte nahe dem Boden des Schlitzes im Leiter bei gleicher elektromotorischer Kraft, die durch den Hauptmagnetfluss des Luftspalts induziert wird, sehr gering, und je näher am Schlitz, desto größer. Dieses Phänomen wird als Skin-Effekt des Stroms bezeichnet. Dies entspricht dem Druck des Stroms auf den Schlitz und wird daher auch als Quetscheffekt bezeichnet. Der Effekt des Skin-Effekts ist gleichbedeutend mit einer Verringerung der Höhe und des Querschnitts des Leiterstabs, einer Erhöhung des Rotorwiderstands und damit der Erfüllung der Startanforderungen.
Wenn der Start abgeschlossen ist und der Motor normal läuft, ist die Rotorstromfrequenz sehr niedrig, im Allgemeinen 1 bis 3 Hz, und die Streureaktanz der Rotorstäbe ist viel kleiner als der Rotorwiderstand. Daher wird die Stromverteilung in den oben genannten kleinen Leitern hauptsächlich durch den Widerstand bestimmt. Da der Widerstand jedes kleinen Leiters gleich ist, wird der Strom in den Stäben gleichmäßig verteilt und der Skin-Effekt verschwindet praktisch, sodass der Rotorstabwiderstand wieder seinen eigenen Gleichstromwiderstand annimmt. Es ist ersichtlich, dass im Normalbetrieb der Rotorwiderstand des Tiefschlitz-Asynchronmotors automatisch abnehmen kann, wodurch die Anforderungen zur Reduzierung des Rotorkupferverlusts und zur Verbesserung des Motorwirkungsgrads erfüllt werden.
Asynchronmotor mit Doppelkäfig
Auf dem Rotor des Doppelkäfig-Asynchronmotors befinden sich zwei Käfige, nämlich der obere Käfig und der untere Käfig. Die oberen Käfigstäbe haben eine kleinere Querschnittsfläche und bestehen aus Materialien mit einem höheren spezifischen Widerstand wie Messing oder Aluminiumbronze und weisen einen größeren Widerstand auf; Die unteren Käfigstäbe haben eine größere Querschnittsfläche und bestehen aus Kupfer mit einem geringeren spezifischen Widerstand und einem kleineren Widerstand. Doppelkäfigmotoren verwenden häufig auch Rotoren aus Aluminiumguss; Es ist offensichtlich, dass der Streufluss des unteren Käfigs viel größer ist als der des oberen Käfigs, sodass die Streureaktanz des unteren Käfigs auch viel größer ist als die des oberen Käfigs.