特种笼型异步电动机的起动

由以上对普通笼型异步电动机起动方法的分析可见：直接起动时，起动电流太大；降压起动时，虽然减小了起动电流，但起动转矩也随之减小。根据绕线转子异步电动机转子串电阻的人为机械特性（图10.1.5）可知，在一定范围内增大转子电阻，可以增大起动转矩，同时转子电阻增大还将减小起动电流，因此，较大的转子电阻可以改善电动机的起动性能。但是，电动机正常运行时，又希望转子电阻小一些，这样可以减小转子铜耗，提高电动机的效率。怎样才能使笼型异步电动机在起动时具有较大的转子电阻，而在正常运行时转子电阻又自动减小呢？深槽和双笼型异步电动机可以实现这一目的。

1.深槽笼型异步电动机

深槽笼型异步电动机的转子槽形深而窄，通常槽深与槽宽之比大到8～12。当转子导条中流过电流时，槽漏磁通的分布如图10.2.5（a）所示。由图可见，与导条底部相交链的漏磁通比槽口部分相交链的漏磁通要多。如果将转子导条看成是由若干个沿槽高划分的许多导体单元并联组成（如图10.2.5（a）的阴影部分），则越靠近槽底的导体单元的漏电抗越大，而越接近槽口部分的导体单元的漏电抗越小。在电动机起动时，转子电流的频率达到最高，f2＝f1＝50Hz，转子导条的漏电抗大于转子电阻，因此各导体单元中电流的分配将主要决定于漏电抗，漏电抗越大则电流越小。这样在由气隙主磁通所感应的相同电动势的作用下，导条中靠近槽底处的电流密度将很小，而越靠近槽口处的则越大，沿槽高的电流密度分布如图10.2.5（b）所示，这种现象称为电流的集肤效应，或挤流效应。集肤效应的效果相当于减小了导条的截面，如图10.2.5（c）所示。因此，起动时增大了转子电阻，使起动转矩增加，满足了起动的要求。

图10.2.5　深槽笼型异步电动机转子导条的集肤效应

随着电动机转速的升高，转子电流频率降低。当达到额定转速时，转子电流频率降低到1～3Hz，转子导条的漏电抗比电阻小得多，导体单元中电流的分配主要决定于电阻。由于各导体单元电阻相等，导条中的电流将均匀分布，集肤效应基本消失，转子阻抗自动减小到最小电阻值，从而满足了减小转子铜损耗，提高电动机效率的要求。

2.双笼型异步电动机

双笼型异步电动机的转子上有两套导条，即上笼和下笼，如图10.2.6（a）所示。两笼间由狭长的缝隙隔开，与上笼相比，下笼相链的漏磁通多，即下笼的漏电抗比上笼的大，如图10.2.6（b）所示。上笼截面积较小，用电阻系数较大的黄铜或铝青铜等材料制成，电阻较大；下笼截面积较大，用电阻系数较小的紫铜制成，电阻较小。

图10.2.6　双笼异步电动机的转子结构及漏磁通

起动时，转子电流频率较高，转子漏电抗大于电阻，上、下笼的电流分配主要决定于漏电抗。由于下笼的漏电抗比上笼的大得多，电流主要从上笼流过，因此起动时上笼起主要作用。由于上笼的电阻较大，可以产生较大的起动转矩，限制起动电流，所以常把上笼称为起动笼。其对应的机械特性如图10.2.7中T1曲线所示。正常运行时，转子电流频率很低，转子漏电抗远比电阻小，上、下笼的电流分配决定于电阻，于是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，所以把下笼称为运行笼。其对应的机械特性如图10.2.7中T2曲线所示。双笼型异步电动机的机械特性曲线可以看成是T1、T2两条曲线的合成，如图10.2.7中T曲线。改变上、下笼的参数就可以得到不同的机械特性曲线，以满足不同的负载要求，这是双笼型异步电动机的一个突出优点。

图10.2.7　双笼异步电动机的机械特性

双笼型异步电动机的起动性能比深槽异步电动机好，但深槽异步电动机结构简单，制造成本较低。它们的共同缺点是转子漏电抗较普通笼型电动机大，因此功率因数和过载能力都比普通笼型异步电动机低。