Cienkie pręty lub połamane pręty to powszechnie używane terminy dotyczące usterek w silnikach wirnikowych z odlewanego aluminium. Zarówno cienkie pręty, jak i połamane pręty odnoszą się do prętów wirnika. Teoretycznie, po ustaleniu kształtu szczeliny wykrawania wirnika, długości żelaza i nachylenia szczeliny, pręty wirnika są zarysowywane w bardzo regularnym kształcie. Jednak w rzeczywistym procesie produkcyjnym różne przyczyny często powodują, że końcowe pręty wirnika są skręcone i odkształcone, a nawet pojawiają się otwory skurczowe wewnątrz prętów. W poważnych przypadkach pręty mogą pęknąć.
Ponieważ rdzeń wirnika wykonany jest z wykrojów wirnika, obwodowe pozycjonowanie jest wykonywane przez pręty szczelinowe dopasowane do wykrojów wirnika podczas procesu laminowania. Po zakończeniu pręty szczelinowe są wyjmowane i odlewane z aluminium za pomocą formy. Jeśli pręty szczelinowe i szczeliny są zbyt luźne, wykroje będą miały różny stopień przemieszczenia obwodowego podczas procesu laminowania, co ostatecznie doprowadzi do falistych powierzchni na prętach wirnika, zjawisk piły na szczelinach rdzenia wirnika, a nawet pękniętych prętów. Ponadto proces odlewania aluminium jest również procesem krzepnięcia ciekłego aluminium wchodzącego do szczelin wirnika. Jeśli ciekłe aluminium zostanie zmieszane z gazem podczas procesu wtrysku i nie będzie mogło być dobrze rozładowane, w pewnej części prętów utworzą się pory. Jeśli pory są zbyt duże, spowoduje to również pęknięcie prętów wirnika.
Rozszerzenie wiedzy - głęboki rowek i podwójna klatkasilniki asynchroniczne
Z analizy rozruchu silnika asynchronicznego klatkowego wynika, że przy rozruchu bezpośrednim prąd rozruchowy jest zbyt duży; przy rozruchu przy obniżonym napięciu, chociaż prąd rozruchowy jest zmniejszony, moment rozruchowy również jest zmniejszony. Zgodnie ze sztucznymi charakterystykami mechanicznymi rezystancji szeregowej wirnika silnika asynchronicznego, można zauważyć, że zwiększenie rezystancji wirnika w pewnym zakresie może zwiększyć moment rozruchowy, a zwiększenie rezystancji wirnika również zmniejszy prąd rozruchowy. Dlatego większa rezystancja wirnika może poprawić parametry rozruchowe.
Jednakże, gdy silnik pracuje normalnie, oczekuje się, że opór wirnika będzie mniejszy, co może zmniejszyć straty miedzi wirnika i poprawić wydajność silnika. W jaki sposób silnik asynchroniczny klatkowy może mieć większy opór wirnika podczas rozruchu, a opór wirnika automatycznie maleje podczas normalnej pracy? Silniki asynchroniczne z głębokim rowkiem i podwójną klatką mogą osiągnąć ten cel.
Głębokie gniazdosilnik asynchroniczny
Szczelina wirnika głębokiego szczelinowego silnika asynchronicznego jest głęboka i wąska, a stosunek głębokości szczeliny do szerokości szczeliny wynosi zwykle 10 do 12 lub więcej. Gdy prąd przepływa przez pręty wirnika, strumień upływu połączony z dnem prętów jest znacznie większy niż strumień upływu połączony z otworem szczeliny. Dlatego też, jeśli pręty są traktowane jako liczba małych przewodników podzielonych wzdłuż wysokości szczeliny połączonych równolegle, małe przewodniki bliżej dna szczeliny mają większą reaktancję upływu, a małe przewodniki bliżej otworu szczeliny mają mniejszą reaktancję upływu.
Gdy silnik się uruchamia, ze względu na wysoką częstotliwość prądu wirnika, reaktancja upływu prętów wirnika jest duża, więc rozkład prądu w każdym małym przewodniku będzie głównie określany przez reaktancję upływu. Im większa reaktancja upływu, tym mniejszy prąd. W ten sposób, pod tą samą siłą elektromotoryczną indukowaną przez główny strumień magnetyczny szczeliny powietrznej, gęstość prądu w pobliżu dna szczeliny w przewodniku będzie bardzo mała, a im bliżej szczeliny, tym będzie większa. Zjawisko to nazywa się efektem naskórkowym prądu. Jest ono równoważne prądowi ściskanemu do szczeliny, dlatego nazywa się je również efektem ściskania. Efekt efektu naskórkowego jest równoważny zmniejszeniu wysokości i przekroju poprzecznego pręta przewodzącego, zwiększeniu rezystancji wirnika, a tym samym spełnieniu wymagań rozruchowych.
Po zakończeniu rozruchu i normalnym uruchomieniu silnika częstotliwość prądu wirnika jest bardzo niska, zazwyczaj od 1 do 3 Hz, a reaktancja upływu prętów wirnika jest znacznie mniejsza niż rezystancja wirnika. Dlatego rozkład prądu w wyżej wymienionych małych przewodnikach będzie głównie określany przez rezystancję. Ponieważ rezystancja każdego małego przewodnika jest równa, prąd w prętach będzie równomiernie rozłożony, a efekt naskórkowości zasadniczo zanika, więc rezystancja prętów wirnika powraca do swojej własnej rezystancji prądu stałego. Można zauważyć, że podczas normalnej pracy rezystancja wirnika głębokiego silnika asynchronicznego może automatycznie się zmniejszyć, spełniając tym samym wymagania dotyczące zmniejszenia strat miedzi wirnika i poprawy sprawności silnika.
Silnik asynchroniczny dwuklatkowy
Na wirniku silnika asynchronicznego z podwójną klatką znajdują się dwie klatki, mianowicie klatka górna i klatka dolna. Pręty klatki górnej mają mniejszy przekrój poprzeczny i są wykonane z materiałów o wyższej rezystywności, takich jak mosiądz lub brąz aluminiowy, i mają większą rezystancję; pręty klatki dolnej mają większy przekrój poprzeczny i są wykonane z miedzi o niższej rezystywności i mają mniejszą rezystancję. Silniki z podwójną klatką często używają również wirników z odlewanego aluminium; oczywiste jest, że strumień upływu klatki dolnej jest znacznie większy niż klatki górnej, więc reaktancja upływu klatki dolnej jest również znacznie większa niż klatki górnej.