采用铸铝转子和铸铜转子时鼠笼式异步电机的损耗特性对比
鼠笼型异步电动机转子导条型式的选择
⿏笼型异步电动机转⼦导条型式的选择来源 | ⽹络关键词：异步电动机；定⼦；转⼦；知识⼲货0 引⾔异步电动机主要由定⼦和转⼦组成,转⼦是旋转部件,转⼦绕组型式有两种:其⼀是将线圈下线到转⼦槽内称为绕线转⼦,其⼆是转⼦槽内是铝或铜条及端环组成的短路绕组称为⿏笼型转⼦。
本⽂讨论的是⿏笼型转⼦结构与导条型式的选择。
导条型式分为两⼤类:即铸铝转⼦(将铝铸在转⼦槽内,并与端环铸成⼀体,形成短路绕组)和铜条转⼦(将铜导条下到转⼦槽内与铜端环焊成整体,形成短路绕组)。
由于导条型式的不同,决定了转⼦结构的不同,对电动机的性能影响也不同,所以应该按使⽤要求和设计需要合理地选择。
1 转⼦结构转⼦结构现有四种形式:铸铝、铸铜、铝导条和铜导条。
通常使⽤的是铸铝转⼦和铜条转⼦,条件允许时可采⽤铝条转⼦。
1.1 铸铝铸铝转⼦⾃20世纪30年代开始⽣产,尽管这⼀⼯艺已有很长⼀段时间,但是由于铸造技术在⽣产上的进步使铸造转⼦的尺⼨每年都在增加。
⽬前⼯艺⽔平可以制造直径760mm、铁⼼长为1270mm的铸铝转⼦,功率达到7500kW。
由于加⼯成本和耗费,额定功率⼤于1300kW的电动机很少使⽤铸铝转⼦。
1.2 铸铜铸铜结构与铸铝结构没有什么显著的不同。
铸铜在制造上⼤体与铸铝相同,制造的难点是铸铜时要求增加温度与压⼒。
铸铜与铸铝⽐较起来要求有较⾼的温度及压⼒。
虽然铸铜是⼀种⾮常新型的技术,⽬前⼯艺⽔平的发展使⽣产与铸铝转⼦尺⼨相同的铸铜转⼦成为可能。
铸铜在完整性与可靠性⽅⾯与铸铝同样优良。
铸铜转⼦不能⼴泛应⽤的主要原因是它是⼀项新技术,并且基本投资要求较⾼。
1.3 铝导条尽管许多⼈⼀看到“铝转⼦”就联想到“铸铝”,但装配式铝条转⼦也可以⽣产,铝条转⼦的主要优点是⽐铜条转⼦的费⽤低。
铝条转⼦与铸铝转⼦相⽐的主要优点是铸铝转⼦的叠⽚尺⼨有限制以及所需的加⼯费⽤⾼。
虽然铝条和铜条结构有许多相似的地⽅,但它们有两个显著的不同之处,即铜条转⼦的端环焊在转⼦导条上,⽽铝条转⼦的端环夹到转⼦冲⽚上,制造⽅法费⽤相当⾼并且难度较⼤。
铸铝转子与铸铜转子电机的内部损耗对比
铸铝转子与铸铜转子电机的内部损耗对比投稿邮箱：*******************摘要在超高效电机的研制中，采用铸铜转子是一种提高电机效率的有效方法。
为了对比分析铸铝转子与铸铜转子电机的内部损耗特性，本文利用场-路耦合时步有限元法，以1台5．5kW异步电机为例，计算分析采用铸铝转子和铸铜转子时电机各项损耗及效率的变化特点。
结果发现：空载时，2种转子的各项损耗并无太大差别；满载时，定子铜耗和铁耗差别不大，铜转子基波铜耗大幅降低，但谐波铜耗略微增加，最终使得电机总损耗降低约60w，效率增加约l％。
0 引言传统中小型鼠笼式异步电机都是采用铸铝材料作为转子导条。
随着节能减排压力的增加，国内外均开展了超高效电机的研制工作，其中，采用铸铜转子工艺是提高异步电动机效率的有效措施之一，因此开展该方面的研究具有重要的现实意义。
尽管众多文献对铸铜转子电机开展了大量研究，但对采用铸铝转子与铸铜转子电机的内部损耗特性对比，仍缺乏深入研究。
1 时步有限元模型及5．5kW电机基本参数1．1 时步有限元简介针对某一异步电机，转子直槽时，将磁场方程、定转子电路方程耦合并进行离散处理后可得2D 场一路耦合时步有限元方程：式中： KA为磁场方程矩阵；KS 和Kr为节点向量磁位与定转子电路方程中相关电流项之间的耦合矩阵；RS和Lr为定子绕组电阻和漏电抗矩阵；RS Lr为转子端环电阻及漏电感矩阵；DA和DSDr别为磁场方程和定转子电路方程中节点向量磁位导数项对应的矩阵：A为节点磁位向量；IS和Ir为定子电流和转子端环电流向量；Us为电源电压矩阵。
当转子斜槽时，将式(1)按照文献[7]中的处理方式进行重新整理，便可得计及斜槽条件下多截面场-路耦合时步有限元方程，其简化形式如下：K X +D X =F (2 )式中：K和D为计及各截面对系数矩阵贡献后的总体矩阵：为状态变量，包括节点向量磁位、定子电流与转子端环电流；F为电源电压组成的激励项。
采用铸铝转子和铸铜转子时鼠笼式异步电机的损耗特性对比
内部损 耗特 性 对 比 ， 缺乏 深入 研究 。 仍
０ 引言
传统 中小型 鼠笼 式异 步 电机 都是 采用 铸铝 材料
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本 文利用场 一 路耦 合 时步有 限元法 ， １ ． ｋ 以 台５５ Ｗ 鼠笼式 异步 电机 为例 ，对 比分析 了当转 子采用 铸 铝
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采用 铸铝 转子和 铸铜 转子 时 鼠笼 式异 步 电机 的损耗特性对 比
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环 电阻 及漏 电感 矩 阵 ； 、 和Ｄ 别为 磁 场方 程和 Ｄ 分 定 转 子 电路 方 程 中节 点 向量 磁 位 导 数 项 对 应 的矩 阵： Ａ为节 点磁 位 向量 ： 子 电流 和转 子端 环 和Ｊ 为定 电流 向量 ； 为 电源 电压矩 阵 。
子 Ｔ艺 是 提 高异 步 电 动机 效 率 的 有效 措 施 之 一 ， 因
此 开展该 方 面 的研 究具 有 重要 的现 实 意义 。
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如何分析和判断铸铝转子质量问题
如何分析和判断铸铝转子质量问题铸铝转子的质量影响电机的效率、功率因数以及起动、运行等性能。
为全面地提高转子质量，不仅要分析铸铝转子的缺陷，而且还要研究影响铸铝转子质量的各种因素，从而提出改进措施。
本文Ms.参对转子铸铝方法进行一些简要介绍，并针对断条问题进行剖解。
转子铸铝是一个隐密工程，转子的质量控制要靠工艺参数保证，从某种意义上讲，铸铝转子的性能质量比拼焦点就集中在转子的铸铝上。
鼠笼转子由穿铜条改为铸造方法后，使得电机的杂散损耗增加2~6倍。
转子的铸铝方法不同，杂散损耗也不相同。
当采用压力铸铝转子时，电机的杂散损耗最大。
离心铸铝和振动铸铝虽然受各种因素影响，容易产生缺陷，但转子的杂散损耗较小。
进一步研究发现；压铸转子比离心铸铝转子铝笼的密度减少约8%，平均电阻率增高13%，这就使得压铸转子的异步电动机的主要技术经济指标变坏，铁心损耗、转差率、温升均有所上升，而最小力矩和效率下降。
、压铸转子铝的密度减少，电阻增大，是因为压铸时的气体混入铝水呈“针孔”状密布在转子笼条、端环、风叶等各处。
还由于强大的压力使笼条和铁心接触的十分紧密（甚至铁心叠片间亦有铝导体散入），横向电流使得电机的杂散损耗大大增加。
低压铸铝铝水来自坩埚内部，并采取较“缓慢”的低压浇注，排气较好，铸铝转子的质量良好。
以低压铸铝转子质量为最好，离心铸铝次之，最差的是压力铸铝铸铝转子的缺陷是多种多样的，其产生的原因也是错纵复杂的。
国内电机厂多采用离心体铝，下面主要结合离心铸铝转子质量问题进行分析。
其它铸铝方法的一些质量问题将予以简要介绍。
铸铝转子为何会断条？（1）铁心槽口错位或堵塞错位使得槽孔截面减少以致堵塞；个别冲片槽孔漏冲以及预热时带入的夹杂物，均可使槽孔堵塞，以致在浇注时铝水被隔断。
（2）转子笼条被拉断。
当转子铁心叠压过紧，假轴退出后，铁心向外涨开时可能拉断笼条：脱模时若铝水尚未完全凝固，由于过早地敲打模具，笼条也会断裂。
振动铸铝时，由于振动时间过长，往往也会把笼条振断。
异步电机鼠笼转子铸造工艺观后感
异步电机鼠笼转子铸造工艺观后感异步电机鼠笼转子铸造工艺观后感电机，作为现代生产力不可或缺的部分。
从马车到汽车，从蒸汽火车到今天的高铁列车，这些都离不开一种叫做“电”的能源支持，而说起现代社会的电动技术更是离不开电机。
在科学技术日新月异的今天，有着许多以前难以实现的事情，只需要轻松地拿出手机上网搜索一下，就能找到解决方案；人们渴望得到一次一次旅行，自然少不了电动机来驱动交通运输业，将原本一个星期才能完成的工程缩短至两三天，甚至还在探索无人驾驶等未来交通….....如果没有电，我想今天的世界必定是另外一番模样！《中国高铁》讲述了十三五期间中国的高速铁路建设进入全面发展阶段，在一条名为兰渝线的西北路段上诞生了很多新奇的故事：刚毕业的年轻铁道工人张英夫妻俩和她的儿子共同经历生死考验；三对父子各怀梦想在甘肃武威登上“复兴号”、奔向幸福的明天。
在剧里，你看到过因施工导致当地民众财产损失而与政府争执的场景吗？如果你去甘肃省陇南市徽县三滩乡小寨村走访，不妨问问这些孩子他们是否记得曾几何时村民张贴在墙壁上写满对房屋加固质量的投诉信；又有谁记得整治水土流失所用的药剂掺入麦苗后遭受虫害侵袭却得不到赔偿的辛酸史呢？答案很残酷，但真相往往比结果更让人痛心。
但即便如此，中国高铁还在快速推进。
2016年8月，西安至成都高铁正式开始联调联试，计划于今年6月30日前通车。
它连接陕西西安、咸阳和四川成都，途径河南南阳、湖北襄阳、重庆万州和四川达州等城市，被称之为“千年古都、蜀道难行”最后的高铁终点站，是穿越秦岭山脉隧道数量最多、地形最复杂、施工风险系数最大的山区高速铁路，它每多跑一公里都显得弥足珍贵。
伴随着轰隆声响，一辆长25米，宽3米，重250吨，由高压气体推动的动车组疾驰而过，留下一阵清风徐来的爽意。
这趟列车有着亮丽的外表，它身披彩带，背衬鲜花，装饰艳丽，内置座椅，色彩搭配也恰到好处。
听，那清脆的鸣笛声仿佛吹奏乐曲，唱响希望，把沿途的风景串联成优美旋律送给远方的乘客。
【电机专业】没有那么神秘——异步电机负载附加损耗浅析
【电机专业】没有那么神秘——异步电机负载附加损耗浅析异步电机负载时的附加损耗通常不进行详细计算。
许多国家的标准中一般规定负载时的附加损耗占电机输出（发电机）或输入（电动机）功率的0.5%。
当然这个数值是非常粗略的。
采用压力铸铝工艺的小型异步电动机里，负载时附加损耗一般约占输出功率的2~3%，个别甚至高达4~5%或以上。
这不但严重影响电机的运行经济性及起动性能，并且也可能造成过高的线组温升。
因此多年来关于如何准确计算及降低笼型转子异步电机负载时的附加损耗一直受到人们的重视。
笼型转子异步电机负载附加损耗笼型转子异步电机负载时的附加损耗主要有下列几部分：●定子绕组的漏磁场在绕组里及绕组端部附近的金属部件中产生的附加损耗。
●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。
●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。
由于鼠笼转子绕组中感生电流的去磁效应，只有少量谐波磁场能深入转子齿部，故可忽略不计这些谐波在齿中产生的脉振损耗。
由转子磁势谐波在定子铁心中产生的附加损耗比较小，通常也可以忽略不计。
●没有槽绝缘的铸铝转子中，由泄漏电流产生的损耗。
上述内容中，定子绕组的漏磁场在绕组里及绕组端部附近的金属部件中产生的附加损耗由基频电流产生，故又称基频附加（杂散）损耗。
其余各项均由高频电流产生，故又称高频附加（杂散）损耗。
斜槽情况下的损耗分析在斜槽的情况下，如果导条绝缘得比较好，则由定子相带谐波磁势在鼠笼绕组中产生的损耗，仍可近似按式（1）进行计算，但在式中须乘以K，这里K，为鼠笼转子绕组对v次谐波的斜槽系数。
假设转子槽扭斜一个定子齿距，这时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。
p2v=(4m12W12K dpv2K2v4R2v I12)/Z2 (1)式（1）中：I1——定子相电流；R2v——转子导条交流电阻（对应于有关的谐波频率）；K dpv——对v次谐波的定子绕组系数；K2v——假想的转子绕组对v次谐波的绕组系数。
铸铝转子与轴过盈不足导致电机烧掉
铸铝转子与轴过盈不足导致电机烧掉
铸铝转子与轴过盈不足可能导致电机烧掉，这种情况通常是由于转子与轴之间的配合不紧密，导致转子在轴上产生滑动或旋转不均匀，进而引起电机内部的热量积累和电流过大。
以下是可能的原因和相应的解决方案：
原因分析：
1.铸铝转子的制造质量不符合要求，如材料质量差、铸造缺陷等，导致转子与轴之间的过盈量不足。
2.铸铝转子与轴的加工精度不够高，如轴的圆柱度超差、转子的孔径不均匀等，影响两者之间的配合关系。
3.电机运行过程中，由于温度变化、机械振动等因素的影响，转子与轴之间的相对位置发生变化，导致配合不紧密。
解决方案：
1.确保铸铝转子的制造质量符合要求，对转子进行质量检验，如发现缺陷应及时处理或更换。
2.提高铸铝转子与轴的加工精度，保证两者的配合精度，可以通过提高加工设备的精度或采用合理的加工工艺来实现。
3.在电机设计时，应充分考虑温度变化、机械振动等因素对转子与轴配合关系的影响，采取相应的措施，如采用预紧力装配、增加防振装置等。
4.对于已经出现配合不紧密的电机，可以尝试通过调整电机运行参数、加强维护保养等方式改善配合关系，如定期检查和更换润滑油、
保持电机环境的清洁和干燥等。
5.如果电机烧毁严重，无法修复，应及时更换新的电机，并从设计、制造、安装和使用等方面采取措施，预防类似问题的再次出现。
总之，为了确保电机的正常运行和延长其使用寿命，需要综合考虑设计、制造、安装和使用等各个环节，采取有效的措施防止铸铝转子与轴过盈不足等问题的出现。
鼠笼交流电机转子材料
鼠笼交流电机转子材料
鼠笼交流电机的转子材料
鼠笼交流电机通常由铜或铝制成转子，这两种材料具有良好的导电性能和机械强度。
铝制转子在追求低成本的应用中较为常见，而铜制转子则在要求高效率和高性能的应用中更为普遍。
铝制转子由铝导条和铝端环组成，其制造工艺相对简单。
由于铝的密度较低，因此铝制转子可以减轻电机自身的重量，提高转子的动态性能。
然而，铝的导电性能相对较差，因此转子的效率较低。
铜制转子由铜导条和铜端环构成，其导电性能优于铝制转子。
这使得铜制转子具有更高的效率和更好的功率因数。
然而，铜的密度较高，因此铜制转子相对较重，对电机的轴承和支撑结构提出了更高的要求。
综上所述，选择鼠笼交流电机转子材料时需要根据具体的应用需求来进行权衡。
对于追求低成本和较为常规的应用，铝制转子可能是一个较好的选择；而对于要求高效率和高性能的应用，铜制转子则更为合适。
铸铜电动机转子的特点
超高效率铸铜转子三相异步电动机1. 概述铸铜转子是以铜为导电基质的新型电动机转子，利用铜优异的导电性能，来降低转子损耗，提高电动机效率。
与传统铝转子电动机相比，铸铜转子电动机有以下优点：1.损耗低2.效率高3.温升低4.可靠性高5.震动小6.噪音低7.低成本8.体积小9.重量轻。
在所有提高中小型鼠笼式电机电效率的技术和方法中，采用铜质转子代替铝质转子压铸技术被认为是最佳途径之一。
2. 铸铜转子和铸铝转子的差别铸铜转子和铸铝转子的主要差别之一就是铸铜转子的电阻比铸铝转子的电阻小。
因为铜的电阻率比铝低40%。
因此用铸铜代替铝，除电机转子电阻差别外，电机的性能和特征都会发生变化。
（1）电机性能的变化：我们用铜转子代替铝转子时唯一受影响的参数就是电机的转子电阻r2，约减小40%，和铜/铝的电阻率变化相当。
因为电磁转矩直接取决于r2，因此在同样转矩的情况下转差将减小。
而且因为转子铜耗也取决于r2，故也将减小40%。
这意味着提高了电机的效率和减少了电机的损耗。
（2）电机机械特性变化:如果用铜代替铝，因此将减小电机转子电阻r2，这样将会增加曲线的梯度。
这意味着在同样转矩的情况下，转差会降低，效率会增高。
例：如果使用5.5KW 铜质转子鼠笼电机，则对于同样的转差，转矩会增加13%。
（3）电机效率特性的变化:因为减小了转差，转子热损耗也降低，这会增加电机的效率约1.3个百分点。
对其他电机的多次实验表明如果用铜代替铝，使电动机总损耗下降15%以上，提高电动机效率2%－5%；（4）电机寿命增加电动机温升比较电动机的运行温度对电动机的使用寿命有很大的影响，如果降低了电机的总体发热量，如果我们认为电机温度每升高10℃则电机的寿命减半，那么减小电机的发热会增加电机的寿命。
因此使用铸铜转子的电机可以大大增加电动机的使用寿命。
当然也有助于电机设计者减小电机的尺寸从而增加电机的功率密度。
3. 铸铜电动机转子的技术难题（1）铸铜工艺铜一直是科学界认为不适合压铸的几种金属之一，利用先进的高温纯铜压铸工艺研制生产的高效节能铸铜转子电机的核心部件可使电机效率提高3-5%，损耗降低15%以上，节约用电2-5%。
浅析鼠笼式异步电动机铸铝转子接触电阻及增大措施
（ ２ ） 导 条与端 环的 电阻同横 向接触 电阻相
比， 可 以忽略， 于是在 直流情况下整个转 子绕组 鼠笼式 异步 电动机铸铝转 子导条和铁心之 间的接 触电阻称为横 向接触 电阻或横向电阻。 它 的大小直接影 响到转子横 向电流损耗 的数值和
电机 转矩特 性 。 过低 的接触 电阻使 铸铝 转子 铁
触 电阻的测量方 法及增大措 施 。 关键 词 ： 电动机 接 触电阻 增大 措施
中图分类号 ： ＴＭ３ ０ ５ 文献标 识码 ： Ａ
因此要精 确测定其数值是较 困难 的。 目前， 常用 的测量方法有两种。 １ ． １ 奥道克 （ Ｏｄ ｏ ｋ ） 法
这是美国ＡＤ ＮＡ Ｎ Ｍ・ Ｏ Ｄ Ｏ Ｋ 在１ ９ ５ ８ 年首先
接 触 电阻 ） 。
心中产生相 当大的横 向电流 ， 尤其当转子铁心斜 槽时， 对电动机的杂散损耗及运行性能有显著的
影响。
图ｌ 中Ｅ 为低压直流电源 ， Ｒ 为可变电阻 ， Ａ 为
１ 接触 电阻的测量
铸 铝鼠笼转 子导 条与转子铁 心之 间的横 向
接触电阻 。 与多种 因素有关， 如转 子槽表面的纯 净程度 、 转子铸 铝时的温 度和铸铝方式等。 再加 上 。 的数值很小 ， 整 个鼠笼又连接成一个整体 ，
ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｗａ ｙｓ ｔ ｏ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｎｃ ａ ｅ ｎｄ ａ ｍｅ ａ ｎ ｓ ｔ ｏ
提 出的。 该法在用于无法直接测得横向接触 电阻
压降时， 基于下列假定 ：
（ １ ） 转子横 向电抗 与横 向接触 电阻相比数 值很小 ， 可 以忽略， 而且不考虑挤流效应对横 向 接触 电阻的影响。 因此 ， 可用直流代替交流来进
铸铝转子质量与铸铝工艺密切相关，并直接关系到电机的性能水平！
铸铝转子质量与铸铝工艺密切相关，并直接关系到电机的性能水平！铸铝转子由转子铁芯和铝笼构成，铝笼是转子导条又是铁芯的紧固元件，风叶和端环铸为一体，省去另加的风扇，又扩大了转子的散热面积。
与铜笼转子相比，铸铝转子结构和工艺相对简单，成本较低，关键还便于采用特殊槽形以改善电机的起动性能。
铸铝转子的电磁性能主要决定于冲片槽形尺寸、铝笼电阻率和密实性。
铸铝转子质量由冲模、铸铝模、叠压模、铝材和铸铝工艺来保证，通过成品短路试验和半成品表观检查来监控。
（本文图片和视频素材全部由合肥迈瑞克智能铸造科技有限公司友情提供）铸铝转子采用模具铸造一次成型，生产效率高，尺寸的一致性也较好，但整个的铸造过程全靠模具、设备及关键的工艺参数保证，稍有不慎，将会出现无法修复的铸造缺陷，从而导致电机性能不符合。
铸铝转子表观检查包括铁心和铸笼两方面。
铁心长度、重量、斜槽角度和平直度应符合图样规定；带径向通风槽的铁心，铁心无明显的波浪，没有漏铝堵塞通风槽。
铝笼冲片之间和轴孔内不得有夹铝和粘铝；端环及其风叶和平衡柱不得有裂纹和夹渣；端环缩孔、风叶冷隔及平衡柱残缺不得超过规范规定；端环尺寸和径向偏摆符合图纸要求。
而表面以外的内在质量，主要靠具体的工艺控制决定。
铸铝转子铝笼密实性和电阻率波动，会影响电机效率和起动性能。
铸铝的电阻率通常比拉拨成形铝线大25%左右，比高纯铝大30%左右，不同的铸造方式，因为铸造完成后密实程度的差异性，对电机的性能也有不同程度的影响，相对而言，低压铸铝密实性较好。
压力铸铝是目前电机生产工艺的主流，低压铸铝质量较好，但效率相对较低；离心铸铝质量也相对较好，但鉴于工效和劳动强度问题，应用面也就不是很广。
特别是对于小规格大批量的电机生产，压力铸铝工艺更为普遍，而且全自动的压力铸铝设备也被较多的电机生产企业所应用。
压力铸铝利用压铸机产生的高压力，将铝液高速充填到铸模型腔和铁心槽内，在压力下凝固成型，生产效率高，废次品率低。
铸铜转子对三相异步电机性能的影响研究
0 引言
三相异步电动机具有适用性广、结构简单、价 格低、维修方便等优点而被广泛应用于冶金、石油 化工、轨道交通、航空航天等多个领域
[1-2]
行了优化。参考文献 [5] 针对损耗的特点通过改变 电机槽配合、槽型、绕组分布和硅钢片来降低电机 损耗。参考文献 [6] 设计了一种新型的单双层不等 匝低谐波绕组来降低异步电机中谐波引起的损耗， 并引入了田口优化算法对电机的设计进行了优化， 实现了电机性能的改善。参考文献 [7] 对电机定子 槽型结构对电机运行性能的影响进行了研究，并对 槽型进行优化实现了电机效率的提高。然而，对铸 铜转子电机堵转特性、磁场分布、导条涡流分布和 功率因数进行研究的较少。 本文以一台 3 k W 三相异步电动机为例，基于 有限元法建立了电机的二维电磁场模型，并通过实 验和仿真的对比分析对模型的正确性进行了验证。 对电机转子分别采用铸铜和铸铝时电机的起动性
基金项目：国家自然科学基金项目(51507156)；河南省高等学校重点科研项目(17A470005)；郑州轻工业学院博士科研基金项目 (2014BSJJ042)；郑州轻工业学院研究生创新基金项目(2016048) 作者简介：伊然(1985- )，女，助理实验师，硕士，研究方向为超导电机理论和电机电磁场分析； 范晓彬(1991- )，男，硕士研究生，研究方向为电机电磁场分析及水轮发电机。
电工电气
(2017 No.8)
铸铜转子对三相异步电机性能的影响研究
铸铜转子对三相异步电机性能的影响研究
伊然，范晓彬，李龙，冯建勤，邱洪波
(郑州轻工业学院 电气信息工程学院，河南 郑州 450002) 摘 要：以一台 2 极 3 kW 的三相异步电机为例，对比分析铸铝转子和铸铜转子对电机性能的影响。 利用有限元法建立了电机的二维电磁场模型，对电机转子分别采用铸铜和铸铝时电机的起动性能、堵转 特性、磁场分布、导条涡流分布、功率因数以及效率进行了对比分析，得出了转子材料对各个参数的影 响规律，及当电机采用铸铜转子时所呈现的优缺点，为异步电机的优化设计提供参考。 关键词：铸铜转子；铸铝转子；异步电机；堵转转矩；过载能力；电磁场 中图分类号：TM343+.2 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2017)08-0014-06
笼型异步电机的电磁损耗建模和降耗措施的研究
笼型异步电机的电磁损耗建模和降耗措施的研究在我国能源领域，将近70%的电能是被电机转化的，而异步电机的使用占到了电机总数的很大一部分。
异步电机的电能损失主要来自于电磁损耗，包括铁芯损耗和铜耗两类。
在全球能源需求高速发展、能源危机日益临近的今天，研究异步电机的损耗因素，减少其能量损失，提高电机的工作效率，对于节约能源、减少环境污染、保护自然生态等方面都具有重大意义。
本论文从异步电机的电磁损耗理论分析着手，对异步电机的定子铁芯损耗和铜耗模型进行了系统研究。
传统的电机铁芯损耗模型计算是参考铁磁材料损耗特性，只考虑了交变磁化的影响，而由于电机是旋转工作的设备，实际运行时铁芯中会存在磁感应强度的大小和方向都在变化的旋转磁化，因此只计及交变磁化影响的铁芯损耗模型在一定程度上是考虑不周的。
分析了异步电机的定转子铜耗，讨论了考虑谐波电流影响的定转子铜耗计算方法。
对转子导条在非正弦电流下的铜耗，使用分层法和有限元法进行计算，并对两者计算效果进行了对比。
文中介绍了几种交变铁耗模型。
并对旋转铁耗模型进行了初步分析，研究了几种具有一定使用价值的计算方法，根据几种交变和旋转铁耗模型的特点，总结了交变和旋转铁耗综合计算模型。
使用有限元分析软件Ansoft Maxwell12，分析了在电机空载、额定以及最大转矩工作条件下的铁芯中磁通密度的运行轨迹，使用交变和旋转磁化综合铁耗模型对该电机不同工况的铁芯损耗进行了仿真分析，并与常系数三项式模型的计算结果进行对比。
文中对一台型号为Y2-132-S2-2硅钢片牌号为50W470的三相笼型异步电动机进行了电磁损耗的实验研究，对电磁损耗模型的数值分析计算结果进行了对比验证。
另外研究了电机的几种结构参数以及转子导条材料对异步电机电磁损耗的影响。
《陕西电力》2011年总目次
基 于最小二 乘支持 向量机 的复杂气象条件 下绝 缘子等值 附
盐 密 度 的预 测 ，２０ ０， ９
基于引入禁忌 表的改进遗传算法的地 区电网无功优化 ， ／ｌ ０ ０ ９ 暂态能量函数法在 区域 电网中的应用研究 ，９０ ０， ６ 低碳输电系统 的投资与技术经济特性分析 ／９１ ０ ／０ 含分布式发 电的配 电网重构蚁群算法研究 ／９１ ０ ／４ 电力 系统 问谐波检测在Ｌｂ ｉ 平台上 的实现与分析 ／９１ ａＶｅ ｗ ０／９ 考虑零序互感 的纵联零序方向保 护改进方法研究 ／９２ ０ ／３ 换流变压器 阀侧绝缘承受电压类 型及含量分析 ／ ￣１ １ ０
用 ／００ １／ ４
基 于经验模态５ Ｃ 法的短期 负荷分层预测 ／ ／７Ｙｇ － １ ０ ０
基 于Ｒ Ｉ 术 的抽 水 蓄 能 电站 人 员 定 位 管 理 系统 设 计 ＦＤ技
／ ０／ １ １ ｌ
电力负荷分配模型及其优化方法综述 ／４１ ０／０
基于多Ａ ｅｔ ｇｎ的智能 电网调度决策支持系统研究 ／４ １ ０ ／６ 基于氢氧联合 循环 的分 布式能源 系统设计 ／５０ ０ ／ｌ 罗氏线圈低频／ 高频模 型研 究 ，５０ ０ ，５ 分布式发 电对 配电网的影响研究 ，５０ ０， ９ 电网对低碳经 济模式发展 的影响研究 ／５１ ０ ／４ 基于智 能电网的输 电检修优化决策模型 ／５１ ０ ／８ 电网谐波对 电能计量影 响的仿真分析 ，６０ ０ ，１ 基 于并 网型双馈感应发 电机 的风 电场暂态稳定性研究 ， ，６ ０ ０ ６ 电力系统低频振荡 的影响因素研 究 ／６１ ０ ／２ 配 电网规划方案及项 目后评 价方法 ／６１ ０ ／６ 基 于灰 色关 联 度 法 的火 电厂 生产 运 营对 标管 理 效果 评 价
铸铝转子和铸铜转子电机，哪个更好一些？
铸铝转子和铸铜转子电机，哪个更好一些？笼型转子的极数可变适应性，以及其槽形可塑性对电机性能改进的特质，使得该类电机得到了非常广泛的应用；最为常见、应用最为广泛的是铸铝转子，但在一些特殊的产品中，也用到了铸铜转子。
从两者的结构和制造工艺看，两者有好多相似之处，但对于电机性能的影响，以及自身的制造工艺性还是有较大区别。
电阻率是反映导体导电性能好坏的物理量。
电阻率小，导电性能好；电阻率大，导电性能差。
电阻率的大小，是由材料本身的性质决定的，而同一种材料的电阻率，又随温度的变化而变化，一般情况下温度高，电阻率大；铜和铝是电机产品的最常用的导电材料。
作为导电材料，铜材在75℃时的电阻率（0.0217欧姆·平方毫米/米）基本为铝材（0.0434欧姆·平方毫米/米）的一半，较低的电阻是铸铜转子在高效电机上应用的要素之一。
因而从电机性能的影响分析，铸铜转子更有利于电机效率的提升。
但从转子的制造工艺性分析，铝的熔点比铜的低，因此其流动性要比铜好，再加上两者材料成本的差异性，最终的结果是铸铝转子的应用更广泛，也更好一些。
在两种转子的实际应用过程中，权衡电机性能特性及制造工艺技术后，不少电机厂家还是会优先选择铸铝转子，通过相关参数的调整，以及铸造工艺改进、转子后期车削方法调整等措施，达到电机性能满足的效果。
在电机制造过程中，材料的纯度要求至关重要，除一些特殊的电机需要采用合金铝材料外，大多数的铸铝材料纯度应不低于99.7%甚至更高，而对于铜材纯度，除铸铜用材料外，电机绕组用电磁线的电阻率控制也非常关键和必要。
对于大型电机，为了获得较高的效率水平，会采用铜条作为转子导条，但导条的形状与转子槽形的理想性匹配不太现实，端部的焊接也是制造和使用过程必须面临的问题。
因此，小规格电机必要时会采用铸铜工艺。
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88. 异步电机的转子结构有何不同？
88. 异步电机的转子结构有何不同？关键信息项：1、异步电机的类型及特点2、不同类型异步电机转子结构的差异3、影响转子结构差异的因素4、不同转子结构对电机性能的影响5、转子结构改进与发展的趋势11 异步电机的类型及特点异步电机通常分为鼠笼式异步电机和绕线式异步电机两种主要类型。
鼠笼式异步电机具有结构简单、成本低、运行可靠等优点，但其启动电流较大，调速性能相对较差。
绕线式异步电机则具有较好的启动性能和调速性能，但其结构相对复杂，成本较高。
111 鼠笼式异步电机的特点鼠笼式异步电机的转子由铸铝或铜条制成的短路绕组构成，形状类似鼠笼。
这种结构使得电机在制造和维护上较为简便，适用于大多数一般性的工业应用场景。
112 绕线式异步电机的特点绕线式异步电机的转子绕组通过滑环与外部电阻器或其他电气设备相连，从而可以实现更灵活的启动和调速控制。
但由于其结构中包含滑环和电刷等部件，增加了系统的复杂性和维护成本。
12 不同类型异步电机转子结构的差异鼠笼式异步电机的转子导条通常直接嵌入铁芯的槽内，并在两端通过短路环连接形成闭合回路。
而绕线式异步电机的转子绕组则是由绝缘导线绕制而成，并且其引出线通过滑环引出电机外部。
121 转子导条材料的差异鼠笼式电机的导条材料一般为铸铝或铜条，铸铝导条成本较低但导电性能略逊于铜条；绕线式电机的转子绕组通常采用铜导线，以确保良好的导电性能。
122 铁芯结构的差异两种类型的异步电机在铁芯结构上也存在一定的差别。
鼠笼式电机的铁芯通常较为简单，槽型相对单一；绕线式电机的铁芯可能需要考虑绕组的布置和固定，槽型设计可能更为复杂。
13 影响转子结构差异的因素异步电机转子结构的差异主要受到电机的使用需求、工作环境、成本限制以及技术发展水平等因素的影响。
131 使用需求例如，在需要频繁启动、调速或较大启动转矩的应用中，绕线式电机的转子结构更具优势；而对于一般的恒速运行且对成本较为敏感的场合，鼠笼式电机则更为合适。
三相异步电动机的损耗和效率改善方法
三相异步电动机的损耗和效率改善方法一.电动机的损耗和效率关于损耗异步电机中的损耗主要由下列五部份组成：1.定子绕组中电流通过所产生的铜耗（PCu1）；2.转子绕组中电流通过所产生的导体（铝或铜）损耗（PCu2）；3.铁心中磁场所产生的涡流和磁滞损耗（PFe）；4.由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗（Pfw）；5.由气隙磁场高次谐波所产生的负载杂散损耗（Ps）。
二.降低损耗提高效率的途径由于电机的损耗分布随功率大小和极数不同而变化，因此为降低损耗，应着重对不同功率和极数时的主要损耗分量采取措施。
1.降低定子绕组中电流通过所产生的铜耗（PCu1）:在电机绕组匝数不变的情况下,可加大导线线径而减小线阻降低铜耗（PCu1）。
2.降低转子绕组中电流通过所产生的导体（铝或铜）损耗（PCu2）:通过控制转子铸造时的压力，温度以及气体排放路径等措施，减少转子导条中的气体，从而提高导电率,降低转子损耗。
如以铸铜转子取代铸铝转子，转子损耗可下降38 %。
铜的导电率比铝的导电率要高,,用铸铜转子比用铸铝转子所产生的损耗（PCu2）要小。
3.增加有效材料，降低绕组损耗和铁耗（PFe）根据电机相似原理可知，当电磁负荷不变，并且不考虑机械损耗时，电机的损耗约与电机线性尺寸的3次方成比例，而电机的输入功率约与线性尺寸的4次方成比例，由此可近似得出效率与有效材料用量的关系，如下式所示:η=1-1/α(1-η0)式中a———电机的尺寸比例系数η0———原始电机的效率从该式可见，损耗与有效材料尺寸的线性增长成反比。
由图可见，在效率较低时，如在小功率电机中，增加材料，效率提高较大，而在效率已较高的大功率电机中，效率提高较小。
为了使在一定的安装尺寸条件下，获得较大的空间，以使能置放较多的有效材料以提高电机效率，定子冲片外径尺寸的确定就成为一个重要因素。
为有利于散热，降低温升，采用较大的定子冲片外径。
由于渐近线的特点，当效率η→100 %时，a→∞，因此当效率达到较高数值，再单纯通过材料的增加来提高效率，并不一定经济合理，应通过技术经济指标的综合评价来确定。
谈双鼠笼异步电动机的性能特点
谈双鼠笼异步电动机的性能特点随着变频电源的普及，电机的起动问题变得迎刃而解，但是对于普通电源，鼠笼式转子异步电机的起动始终是一个问题。
从异步电动机起动和运行性能的分析可知，起动时为了增大起动转矩，减小电电流，要求转子电阻大一些；而电机运行时，为了减小转子铜耗以提高电机效率，要求转子电阻小一些；这显然是一对矛盾。
对绕线式转子电动机，由于可在起动时串入电阻，而在运行时再把它切除，因此很好地满足了这个要求。
但绕线式异步电动机结构复杂，成本较高，维护不方便，使其应用受到一定限制；这就促使人们从鼠笼式异步电动机的转子槽形着手，设法利用“集肤效应”达成起动大电阻，而运行时小电阻的目的。
深槽式和双鼠笼转子电机即具有这种起动性能。
在前面的推文中我们谈了深槽转子，今天Ms.参再与大家谈谈双鼠笼转子对电机起动性能的影响。
为何要选择双鼠笼异步电动机？双鼠笼异步电动机的特点是转子上有两套鼠笼，即上鼠笼和下鼠笼。
上鼠笼导条截面积较小，通常用黄铜或铝青铜等电阻系数较大的材料制成，故电阻较大；下鼠笼导条截面积较大，用电阻系数较小的紫铜制成，故电阻较小；通常两套鼠笼各自有自己的端环，可以使上鼠笼和下鼠笼因发热而各自独立伸长。
双鼠笼电机也常用铸铝转子，此时上、下笼的端环是公用的。
对于双鼠笼转子，下笼交链的漏磁通要比上笼的多很多，因此下笼的漏抗要比上笼大很多。
起动时，转子电流频率较高，转子漏抗大于电阻，上下笼的电流分配取决于漏抗。
由于下笼的漏抗比上笼大很多，电流主要从上笼流过。
因此起动时上笼起主要作用，由于它的电阻较大，可以产生较大的起动转矩，所以常把上笼称为起动笼。
电机正常运行时，转子电流频率很低，转子漏抗远比电阻小，于是上下笼的电流分配将取决于电阻，转子电流大部分从电阻较小的下笼流过，产生正常运行时的电磁转矩，其所以把下笼称为运行笼。
双鼠笼电动机有较大的起动转矩，一般可以带额定负载起动；同时，它在额定负载下运行时也有较高的转速，即有较小的转差率，因而有较好的运行性能。