大功率電機啟動過程中熱應(yīng)力的探討

  電機廠家提醒，在大功率電機特別是籠型電機的啟動過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零到額定轉(zhuǎn)速緩慢上升，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率從1下降到一個恒定值，這是一個小值。在這個過程中，電機轉(zhuǎn)子累積的轉(zhuǎn)子銅損耗就是電機在額定轉(zhuǎn)速下的動能。

  應(yīng)對需要正反轉(zhuǎn)的大功率電機，如果全速運轉(zhuǎn)的電機反向制動，反向旋轉(zhuǎn)，此時轉(zhuǎn)子消耗的能量遠大于正常啟動時消耗的能量，大約是能量的3倍。

  在大功率電機的啟動過程中，由于時間相對較短，定子和轉(zhuǎn)子鐵芯的溫度相對較低，而帶電導(dǎo)體的溫度在此期間迅速上升。由于受熱環(huán)境的發(fā)散性和材料熱膨脹系數(shù)的不同，轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)電籠條會受到物理空間自由膨脹的限制而產(chǎn)生熱應(yīng)力。

  熱應(yīng)力又稱變溫應(yīng)力，是指溫度變化時，由于外界的約束和內(nèi)部各部門之間的相互制約，物體不能完全自由膨脹和收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力。

  當(dāng)熱應(yīng)力高于屈服強度或疲勞極限時，導(dǎo)桿會開裂。深溝轉(zhuǎn)子電機啟動時，由于電機的擠壓作用，轉(zhuǎn)子棒上下溫差會很大，產(chǎn)生脹差，進而使轉(zhuǎn)子棒彎曲。在處理轉(zhuǎn)子棒的非鍛造工藝時，這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重，嚴(yán)重時，轉(zhuǎn)子棒很可能會斷裂。

  同時，在啟動過程中，定子繞組的電流很大，會造成瞬間高溫，電機長時間低速爬行，頻繁重負(fù)荷啟動，城市導(dǎo)致定子繞組絕緣過早老化，或者溫度過渡過度導(dǎo)致電機絕緣和電磁線漆膜軟化擊穿，導(dǎo)致繞組匝間阻塞。