电机学第5章 感应电机

⑵定子绕组： 定子绕组用绝缘的铜或铝导线（电磁线）绕成，嵌在 定子槽内。高压大、中型容量的感应电动机定子绕组常采 用Y接，只有三根引出线，如图(a)所示。对中、小容量 低压感应电动机，通常 把定子三相绕组的六根 出线头都引出来，根据 需要可接成Y形或△形， 如图(b)所示。 ⑶机座： 主要是为了固定与支撑定子铁心。端盖轴承还要支撑 电机的转子部分。因此，机座应有足够的机械强度和刚度。 对中、小型感应电动机，通常用铸铁或铸铝机座。对大型 电机，一般采用钢板焊接的机座。
2、感应电机的运行状态 转差率： 转差率是指同步转速与实际转速的转差与同步转速的 比值，通常用百分数表示。
ns n s ns
转差率是感应电机的一个基本物理量，它反映电机 的各种运行情况。
n (1 s)ns
感应电机的三种运行状态:

异步电机正常运行时，转差率s很小。 通常s＝0.01～0.05
极数6极 短机座（分为L、M、S） 规格代号：中心高112mm 产品代号：感应电动机
5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场
1、空载运行时的磁动势和磁场 u1→i10→F1→Fm→Φm→E1 Φ1σ→E1σ 当定子接入对称三相电压u1后，定子中便流过对称 三相电流I10(空载电流)产生一基波合成旋转磁场F1。 因空载运行时，n≈ns，所以E2=0，I2=0，所以空载运 行时定子磁动势F1基本上为产生气隙主磁场的激磁磁动势 Fm，空载时电流就近似等于激磁电流Im，考虑铁心损耗 时，Bm滞后Fm铁心损耗角α Fe。
（4）额定频率fN ：指我国规定工业用电的频率是50Hz。
（5）额定转速nN ：指电动机施加额定频率的额定电压， 且轴端输出额定功率时的电动机转速，单位为r/min 。
（6）额定功率因数 cos N ：指电动机施加额定电压，输出 额定功率时，定子边的功率因数。
另外，铭牌上还标注有产品型号、相数、接法、绝 缘等级以及允许温升。 例如：Y 112S-6
3、气隙： 感应电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得 多，在中、小型感应电动机中，气隙δ一般为0.2~2.0mm左 右。
三相感应电动机的工作原理
对称三相绕组 通入对称三相电流
三相交流电能
旋转磁场 (磁场能量)
转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用
转子绕组中 产生 e 和 i
旋转磁场切 割转子绕组
定子铁心
散嵌线圈
三相对称交流绕组模型
2、转子： 转子主要由转子铁心、转子绕组和转子轴组成。 ⑴转子铁心： 磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，固 定在转轴上，整个转子的外表呈圆柱形。 ⑵转子绕组： 分为Biblioteka Baidu型和绕线型两类。 1）笼型转子：在转子的每个槽里放上一根导体，在铁心 的两端用端环连接起来，形成一个闭合的绕组。如果把 转子铁心拿掉，则可看出，剩下来的绕组形状像个松鼠 笼子。导条的材料有用铜的，也有用铸铝的。
3、额定值
感应电动机的额定值包含下列内容：
（1）额定功率PN ：指电动机在额定运行时转轴输出的 机械功率，单位是kW。 （2）额定电压UN ：指额定运行状态下加在定子绕组上的 线电压，单位为V。
（3）额定电流IN ：指电动机在定子绕组上加额定电压、 轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为A。
第5章
感应电机
感应电动机的主要用途：
感应电机主要用作电动机使用，特殊场合也可作为发 电机使用。 感应电动机的优点: 结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐 用、环境适应性强。 感应电动机的缺点: 功率因数较差。感应电动机运行时，必须从电网里吸 收滞后的无功功率，它的功率因数总是小于１。
感应电动机的分类方法： （1）按定子相数分有①单相；②三相；多相。 （2）按转子结构分有① 绕线式；② 鼠笼式。后者又包 括单鼠笼感应电动机、双鼠笼感应电动机和深槽式感应电 动机。 （3）按机壳的不同防护方式分：开启式、防漏式、封闭 式，防暴式。 （4）按电机的容量分：微电机；小型（0.6-100千瓦）； 中型（100-1000千瓦）；大型（1000千瓦以上）。 此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高 压和低压感应电动机之分。从其它角度看，还有高起动转 矩感应电机、高转差率感应电机、高转速感应电机等等。
2）绕线型转子：绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组 成的三相绕组，一般都联接成Y形。转子绕组的三条引线 分别接到三个集电环（滑环）上，用一套电刷装置引出来， 如图所示。这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去， 以改善电动机的启动性能或调节电动机的转速。 与笼型转子相比， 绕线型转子的结构较复 杂，价格稍贵，可靠性 也低，因此只在要求起 动电流小，起动转矩大， 或需平滑调速的场合使 用。
5.1 感应电机的结构和运行状态
1、感应电机的结构
感应电机在结构上主要由定子、转子、气隙组成。
1、定子： 定子由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。 ⑴定子铁心： 电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子铁 心损耗，定子铁心用0.5mm厚的硅钢片叠压而成的，在硅 钢片的两面还应涂上绝缘漆。下图为定子槽,其中(a)是开 口槽，用于大中型容量的高压感应电动机；(b)是半开口 槽，用于中型500V以下的感应电动机；(c)是半闭口槽， 用于低压小型感应电动机中，另外还有闭口槽。
转子旋转起来
输出机械能量
机械负载旋转起来
三相感应电动机的工作原理
• 三相电源给定子绕组供电，产生以同步转速旋 转的磁场，磁场相对于转子绕组转动，在转子 绕组中感应电动势。转子绕组闭合，有电流流 过，转子电流在磁场中受力并产生电磁转矩， 带动转子和负载旋转。
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注意：转子旋转的转速不能与定子绕组产生的磁 场转速相同，两者没有固定的严格关系，故也称为 异步电机。 由工作原理可知：转子的转速 n （电动机的转速）恒 比旋转磁场的旋转速度n0（同步速度）要小。因为如果两 种速度相等时，转子和旋转磁场没有相对运动，转子导体 不切割磁力线，因此，不能产生电磁转矩，转子将不能继 续旋转。因此，转子与旋转磁场之间的转速差是保证转子 转速的主要因素，也是感应电动机的由来。