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电机起动过程中热应力的探讨
时间:2021-07-28 08:09

在电机启动过程中,尤其是笼型电机,转子转速从零逐渐增大到额定转速,转子转差率从1减小到一个稳定的小值。在这个过程中,电机转子累积的转子铜耗就是电机运行时额定转速下的动能。

对于需要正反转的电机,如果全速运转的电机反向制动反向旋转,此时转子消耗的能量要比正常启动时大很多,大约是能量的3倍。

电机起动过程为何会有热应力?

在电机启动过程中,由于时间相对较短,定子和转子铁芯的温度相对较低,而带电导体的温度在此期间迅速上升。由于加热条件的不一致性和材料热膨胀系数的差异,转子中的导电笼条会由于物理空间自由膨胀的限制而产生热应力。

热应力,又称变温应力,是指温度变化时,物体由于外部约束和内部零件之间的相互约束而不能自由膨胀和收缩的应力。

当热应力超过屈服强度或疲劳极限时,导体棒会产生裂纹线;深槽转子电机启动时,由于电机的挤压作用,转子条上下温差会很大,会发生不同程度的膨胀,导致弯曲。这种现象对于导条转子的非铸造过程更为严重,严重时转子导条可能断裂。

同时,定子绕组在启动过程中电流很大,会导致瞬时高温。电机长时间低速爬行,频繁重载起动,会导致定子绕组绝缘过早老化,或者电机绝缘和电磁线漆膜因温度过高而软化击穿,导致绕组匝间故障。

从上面的分析可以得出一个结论,好的电机一定要有好的启动性能,否则电机会因为启动而过早结束寿命。

关联术语解释

屈服强度

屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限,即抵抗微塑性变形的应力。对于没有明显屈服现象的金属材料,规定产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限,称为条件屈服极限或屈服强度。

大于屈服强度的外力会使零件永久失效和不可恢复。比如低碳钢的屈服极限是207MPa,在大于这个极限的外力作用下,零件会永久变形,否则零件会恢复原状。

疲劳极限

疲劳极限是指无失效的无限应力循环后的最大应力值,也称为耐久极限。材料的疲劳极限是材料的固有属性,因试样的循环特性、变形形式以及材料所处的环境不同而不同,需要通过疲劳试验来确定。

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