다람쥐 케이지 로터

다람쥐 케이지 로터는 일반적인 다람쥐 케이지 유도 모터의 회전부이다.강철 라미네이션 실린더로 구성되며 표면에 알루미늄 또는 구리 도체가 내장되어 있습니다.작동 시 비회전 스테이터 권선은 교류 전원에 연결되며, 스테이터의 교류는 회전 자기장을 생성합니다.로터 권선은 변압기처럼 스테이터 필드에 의해 유도되는 전류를 가집니다. 단, 로터의 전류는 스테이터 필드 회전 속도에서 물리적 회전 속도를 뺀 값으로 변화합니다.스테이터와 로터의 전류 자기장이 상호 작용하여 로터에 토크가 생성됩니다.

로터 내 바의 형상을 조정함으로써 모터의 속도토크 특성을 변화시켜 예를 들어 시동전류를 최소화하거나 저속토크를 최대화할 수 있다.

다람쥐 케이지 유도 모터는 1킬로와트(1.3hp) 미만에서 최대 수십 메가와트(수만 마력)에 이르는 크기로 업계에서 매우 널리 사용되고 있습니다.단순하고 견고하며 자체 시동식이며, 전원 공급기의 주파수와 스테이터 권선의 극 수에 따라 설정된 가벼운 부하에서 최대 부하까지 상당히 일정한 속도를 유지합니다.업계에서 일반적으로 사용되는 모터는 일반적으로 IEC 또는 NEMA 표준 프레임 크기이며, 제조업체 간에 서로 교환할 수 있습니다.이를 통해 이러한 모터의 적용 및 교체가 간편해집니다.

역사

갈릴레오 페라리스는 1885년에 2상 고정자 권선과 단단한 구리 원통 전기자를 가진 유도 기계를 설명했습니다.1888년 니콜라 테슬라는 단락 구리 회전자 권선과 2상 고정자 권선을 가진 2상 유도 모터에 대한 특허를 취득했습니다.이 디자인의 개발은 상업적으로 중요해졌다.1889년, 미하일 돌리보-도브로볼스키는 권회전식 유도 모터를 개발하였고, 얼마 지나지 않아 케이지형 회전자 권선을 개발하였다.19세기 말까지 유도 모터는 성장하는 교류 배전 ^[1]시스템에 널리 적용되었습니다.

구조.

모터 로터 모양은 샤프트에 장착된 실린더입니다.내부에는 세로 방향 전도성 바(일반적으로 알루미늄 또는 구리로 구성됨)가 홈에 세팅되어 있으며, 양 끝은 케이지 모양의 단락 링으로 연결되어 있습니다.이 이름은 이 고리 모양의 꼬임과 다람쥐 우리 사이의 유사성에서 유래했습니다.

로터의 솔리드 코어는 전기 강철 라미네이션 스택으로 제작됩니다.그림 3은 사용된 많은 라미네이션 중 하나를 보여줍니다.로터는 스테이터보다 슬롯 수가 많으며,^[2] 시작 순간 로터와 스테이터 톱니의 자기 연동을 방지하기 위해 스테이터 슬롯 수의 정수 배수가 아니어야 합니다.

로터 바는 구리 또는 알루미늄으로 만들 수 있다.소형 모터의 매우 일반적인 구조에서는 적층 후 로터에 주입된 다이캐스트 알루미늄을 사용합니다.대형 모터에는 알루미늄 또는 구리 막대가 있으며, 이 막대는 엔드 링에 용접 또는 브레이징됩니다.다람쥐 케이지 권선에서 발생하는 전압이 매우 낮고 전류가 매우 높기 때문에 철근과 로터강 사이에 ^[3]의도적인 절연층이 존재하지 않는다.

이론.

유도 모터의 스테이터에 있는 전계 권선은 로터를 통해 회전 자기장을 설정합니다.이 자기장과 로터 사이의 상대적인 움직임은 전도성 막대에 전류를 유도합니다.다음으로 도체의 이러한 전류는 모터의 자기장과 반응하여 로터에 직교하는 접선에서 작용하는 힘을 생성하고, 결과적으로 축을 회전시키는 토크를 생성합니다.실제로 로터는 자기장과 함께 이동하지만 회전 속도는 약간 느립니다.속도 차이는 슬립이라고 불리며 하중에 따라 증가합니다.

스큐잉

도체는 종종 소음을 줄이고 스테이터의 극 부분과의 상호작용으로 인해 발생할 수 있는 토크 변동을 부드럽게 하기 위해 로터 길이를 따라 약간 기울어져 있습니다. 이는 항상 각 스테이터 슬롯 아래에 동일한 비율로 로터 바가 위치하도록 하기 때문입니다.로터 바가 스테이터 극과 평행할 경우 모터의 강하가 발생하고 각 바가 스테이터의 틈새를 통과할 때 토크가 회복됩니다.

사진에 표시된 라미네이션은 스테이터에 36bar, 로터에 40bar가 있습니다.36과 40의 최대 공약수는 4이며, 그 결과 스테이터와 로터의 바(bar)를 한 번에 4개까지만 정렬할 수 있으므로 토크 변동도 줄어듭니다.

로터의 막대 수는 유도 전류가 스테이터 코일에 어느 정도 피드백되는지, 따라서 스테이터 코일을 통과하는 전류를 결정합니다.피드백이 가장 적은 구조는 소수인 로터 바를 사용합니다.

라미네이션

철심은 로터 도체를 통해 자기장을 전달하는 역할을 합니다.로터의 자기장은 시간과 교대로 변화하기 때문에 노심은 변압기 코어와 유사한 구조를 사용하여 노심 에너지 손실을 줄입니다.코어를 흐르는 와전류를 줄이기 위해 니시 절연으로 분리된 얇은 적층체로 제작됩니다.이 재료는 저탄소이지만 고실리콘 철로 순수 철의 몇 배 저항률을 가지고 있어 와전류 손실을 더욱 줄이고 이력 손실을 줄이기 위한 낮은 보자기율을 가지고 있습니다.

로터바

다양한 크기의 단상 모터와 3상 모터 모두에 동일한 기본 설계가 사용됩니다.3상용 로터는 설계 분류에 적합하도록 바의 깊이와 형상에 차이가 있습니다.일반적으로 두꺼운 바는 EMF에 대한 저항력이 낮아 토크가 좋고 저슬립 시 효율적이며, 슬립이 증가할수록 피부 효과는 유효 깊이를 감소시키고 저항력을 증가시켜 효율은 떨어지지만 토크는 그대로 유지됩니다.

로터 바의 모양과 깊이를 사용하여 유도 모터의 속도-토크 특성을 변경할 수 있습니다.정지 상태에서는 회전 자기장이 로터 바를 고속으로 통과하여 선주파 전류를 로터 바에 유도합니다.피부 효과로 인해 유도 전류가 권선의 바깥쪽 가장자리에 흐르기 쉽습니다.모터가 가속함에 따라 슬립 주파수가 감소하고 권선의 깊은 곳에서 유도 전류가 흐릅니다.로터 바의 프로파일을 테이퍼하여 다른 깊이로 저항을 변화시키거나 고임피던스 로터와 저임피던스 로터의 조합을 병렬로 하여 이중 다람쥐 케이지로 구성함으로써 모터의 정지상태 및 ^[3]동기속도에 가까운 토크를 발생시키도록 배치할 수 있다.

실증

케이지 로터의 작동 방식을 시연하기 위해 단상 모터의 스테이터와 구리 파이프(로터)를 사용할 수 있습니다.스테이터에 충분한 AC 전원이 공급되면 스테이터 내에서 교류 자기장이 회전합니다.구리 파이프가 스테이터 내부에 삽입되면 파이프에 유도 전류가 흐르고 이 전류가 파이프에서 자체 자기장을 생성합니다.스테이터의 회전 자기장과 구리 파이프 로터의 유도 자기장 사이의 상호작용이 토크와 회전을 생성합니다.

동기 모터에서 사용

동기 모터의 회전자에는 다람쥐 케이지 권선이 내장되어 모터 시동 토크를 증가시켜 동기 속도로 가속하는 시간을 단축하는 데 사용될 수 있다.동기식 기계의 다람쥐 우리 권선은 일반적으로 유사한 정격의 유도 기계보다 작을 것이다.로터가 스테이터의 회전 자기장과 동일한 속도로 회전할 경우 다람쥐 케이지 권선으로 전류가 유도되지 않으며, 권선이 정상 상태에서 동기 모터의 작동에 더 이상 영향을 미치지 않습니다.

일부 기계의 다람쥐 케이지 권선은 하중 또는 시스템 장애에 대한 댐핑 효과를 제공하며, 이 역할에서는 상각자 권선으로 지정될 수 있다.대형 기계는 개별 극 면에만 상각 바가 있을 수 있으며 극 간에는 상호 연결되지 않습니다.다람쥐 케이지 권선은 연속 동작의 열을 방출하기에 충분한 크기가 아니기 때문에 대형 동기식 기계에는 기계가 공급 ^[4]전압과 동기화되지 않은 시기를 감지하는 보호 릴레이가 있는 경우가 많습니다.

유도 발전기

3상 다람쥐 케이지 유도 모터를 발전기로 사용할 수도 있습니다.이 기능이 작동하려면 모터가 무효 부하를 인식해야 하며, 그리드 전원 또는 여자 전류를 제공하기 위한 콘덴서 배열에 연결되어 있어야 합니다.모터가 모터 대신 제너레이터로 작동하려면 로터가 스테이터의 동기 속도보다 더 빨리 회전해야 합니다.이로 인해 모터가 잔류 자력을 축적한 후 전력을 발생시킵니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 교류 모터
• 유도 모터
• 미하일 도브로볼스키

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