5第五章感应电机v4.

•从电磁关系上看，感应电机与变压 器十分相似。
在定子铁心内圆上，均匀的冲有许多形状相同的槽， 用以嵌放定子绕组。
小型感应电动机通常采用半闭口槽和由高强度漆 包线绕成的单层(散下式)绕组，线圈与铁心之间 垫有槽绝缘。半闭口槽可以减小主磁路的磁阻， 但嵌线不方便。
中型感应电机通常采用半开口槽， 大型高压感应电机都采用开口槽， 以便于嵌线。为得到较好电磁性 能，中大型感应电机都采用双层 短距绕组。
§3 三相感应电动机的磁动势和磁场
旋转磁场是交流电机工作的基础，磁场是由磁动势产生的。在感 应电机定子与转子之间的气隙中，总存在旋转磁场，该磁场既可 以由定子磁动势单独产生，也可以由定、转子磁动势共同产生， 其转速为同步转速。本节分析空载和负载时感应电机的磁动势和 磁场。
3.1 空载运行时的磁动势和磁场 3.1.1空载磁动势和空载电流 三相感应电动机的定子接到正序对称三相电压
电磁制动状态：
若由机械或其他外因使转子逆着旋转磁 场方向旋转(n<0)，转差率s>1。 根据右手定则可判断转子感应电动势方 向，根据左手定则可判断电磁转矩方向。 电磁转矩方向与转向相反，为制动性质。
此状态时，一方面从外界输入机械功率， 同时从电网吸取电功率，两者都变为电 机内部损耗。
例[5-1] 有一台50Hz感应电动机，其额定转速nN=1450 r/min，空载转差率 为0.003，试求该电机的额定转差率。
定子绕组是电机的电路部分，三相定子绕组可接成星形接法或三 角形接法。 U1,V1,W1 为三相绕组的首端 U2,V2,W2 为三相绕组的尾端
气隙
在定、转子之间有一气隙，气隙大 小对感应机的性能有很大的影响。 气隙大磁阻大，要产生同样大小的 旋转磁场就需较大的励磁电流，由 于激磁电流基本上是无功电流，所 以为了降低电机的空载电流，提高 功率因数，气隙应尽量减少。
可认为，空载时的气隙磁密仅由定子电流产生。
空磁动载势运行Fm时，，空定载子时磁定动子势电F流1基I1本0就上近就似是等产于生激气磁隙电主流磁I场m 。Bm的激磁 考虑铁耗时，Bm在空间比Fm滞后铁心损耗角 。
可参看下图变压器空载相量图。 Bm在空间比Fm的夹角就是Im与Φm的夹角。
第五章 感应电机
•感应电机在工农业生产和日常生活中应用广泛
•转速与电源频率之间没有严格的固定关系，而是随负载的变化 而变化，但转速范围变化不大。
•感应电机的定子和转子之间没有电的联系，能量的传递是靠电 磁感应实现的。 •感应电机主要作为电动机运行，具有以下优点：结构简单、制 造方便、价格低廉、运行可靠、成本低、坚固耐用。但它从电网 吸取滞后的无功功率，使电网功率因数变坏，且调速性能差
一般气隙长度应为机械条件所容许 达到的最小值。中小型电机气隙一 般为0.2-2mm。
§2 感应电动机工作原理和运行状态
2.1工作原理
定子绕组三相对称电流 圆形旋转磁场(ns)
转子绕组感应电动势(右手定则) 转子绕组产生电流
转子电流与旋转磁场作用产生力与转矩(左手定则)
2.2 感应电机的运行状态
感应电机是利用电磁感应原理，通过定子的三相电流产生旋转 磁场，并与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，以 进行能量转换。 正常情况下，感应电机的转子转速总是略低或略高于旋转磁场 的转速(同步转速ns)(如果转速相同会出现什么情况？)，因此感 应电机又称为“异步电机”。
定子绕ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流过三相电流 I1A、I1B、I1C
定子绕组产生正向同步旋转基波磁动势F1 在F1的作用下，产生通过气隙的主磁场Bm
B和m电以流同I步2a速、旋I2转b、，I2切c 割转子绕组，产生三相感应电动势 E 2a、E 2b、E 2c
气隙磁场与转子电流作用产生电磁转矩，使转子沿磁场方向转起来
空转子载导运体行的时相，对转速子度转接速近n非于常零接，近转于子同电步流速很n小s，，因可此近旋似转认磁为场切I2 割 0
解： 已知额定转速为1450r/min，因其额定转速略低于同步转速，根据同步 转速的公式
60 f ns p
r / min
极对数p=2，同步转速为1500r/min。额定转差率为：
sN
ns nN ns
1500 1450 1500
0.033
2.3 额定值
感应电动机的额定值有：
1、额定功率PN ：指额定运行时输出的机械功率。 2、额定电压U1N ：指额定运行状态下，定子绕组应加的线电压。 3、额定电流I1N ：指额定运行状态下，输出额定功率时，定子 绕组中的线电流。 4、额定功率因素cosφN：电机在额定状态下运行时，定子边的 功率因数。 5、额定功率fN：工频规定为50Hz。 6、额定转速nN ：指电机在额定运行时的转速。 除上述数据外，铭牌上还标有额定运行时的功率因数、效率、温升、 定额等。 对绕线型还标出转子电压和转子额定电流等数据。
旋转磁场的转速ns与转子转速n之差称为转差Δn ，转差Δn与同 步转速的比值称为转差率，用s表示
s ns n 100 % ns
按照转差率的大小和正负，感应电机有电动机、发电机和电 磁制动三种工作状态。
图中nS表示气隙旋转磁场。
电动机状态：
转子转速低于旋转磁场转速(ns>n>0)， 转差率0<s<1。 设定子三相电流产生的气隙旋转磁场为逆时 针旋转，按右手定则，可判断转子导体“切 割”气隙磁场后的感应电动势方向。 由于转子导体是短路的，感应电动势会产生 电流，转子电流的有功分量应与转子感应电 动势同相。
该电流与磁场相互作用，将产生电磁力和电磁转矩，用左手定则判 断，电磁转矩方向与转子转向相同，即电磁转矩为驱动性质的转矩。 电机从电网输入电功率，由转子输出机械功率，处于电动机状态。
发电机状态：
电机用原动机驱动，使转子转速高于旋转 磁场转速(n>ns)，转差率s<0。 此时转子导体内的感应电动势及电流的有 功分量用右手定则判断。 根据左手定则，可判断电磁转矩的方向与 旋转磁场和电机转向相反，电磁转矩为制 动性质的转矩。 为使转子转速高于旋转磁场转速，原动机 必须克服电磁转矩，转子输入机械功率， 通过电磁感应定子输出电功率，电机处于 发电机状态。