5第五章感应电机v4.

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。
§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
定子绕组流过三相电流 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
•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。
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”。
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。
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。
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。
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。
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
Biblioteka Baidu
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。