感应电机的结构和运行状态

感应电机的结构和运行状态

一、感应电机的结构

感应电机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子铁心是主磁路的一部分。为了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心由厚0.5mm、的硅钢片叠成。容量较大的电动机，硅钢片两面涂以绝缘漆作为片间绝缘。小型定子铁心用硅钢片叠装、压紧成为一个整体后固定在机座内；中型和大型定子铁心由扇形冲片拼成.在定子铁心内圆，均匀地冲有许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。小型感应电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。半闭口槽可以减少主磁路的磁阻，使激磁电流减少，但嵌线较不方便。中型感应电机通常采用半开口槽。大型高压感应电机都用开口槽．以便于嵌线。为了得到较好的电磁性能，中、大型感应电机都采用双层短距绕组。

转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是主磁路的一部分，一般由厚0.5mm 的硅钢片叠成，铁心固定在转轴或转子支架上。整个转子的外表呈圆柱形。转子绕组分为笼

型和绕线型两类。

笼型转子笼型绕组是一个自行闭合的绕组，

它由插人每个转子槽中的导条和两端的环形端环

构成，如果去掉铁心，整个绕组形如一个“圆笼”，

因此称为笼型绕组(图5—1)。为节约用铜和提高

生产率，小型笼型电机一般都用铸铝转子；对中、

大型电机．由于铸铝质量不易保证，故采用铜条插

入转子槽内、再在两端焊上端环的结构。

笼型感应电机结构简单、制造方便，是一种经

济、耐用的电机。所以应用极广。图5—2表示一

台小型笼型感应电动机的结构图。

绕线型转子绕线型转子的槽内嵌有用绝缘导线组成的三相绕组，绕组的三个出线端接

到设置在转轴上的三个集电环上，再通过电刷引出．如

图5-3所示。这种转子的特点是，可以在转子绕组中接

人外加电阻，以改善电动机的起动和调速性能。

与笼型转子相比较，绕线型转子结构稍复杂，价格

稍贵，因此只在要求起动电流小、起动转矩大，或需要

调遣的场合下使用。图5—4表示一台绕线型感应电动机

的结构。

为减少激磁电流、提高电机

的功率因数，感应电动机的气隙

选得较小，中、小型电机一般为

0.2—2mm。

二、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)，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．转差Δn与同步转速ns的比值称为转差率，用s表示，即：

(5—1)

转差率是表征感应电机运行状态的一个基本变量。

当感应电机的负载发生变化时，转子的转速和转差率将随之而变化，使转子导体中的电动势、电流和电磁转矩发生相应的变化，以适应负载的需要。按照转差率的正负和大小，感应电机有电动机、发电机和电磁制动三种运行状态，如图 5-5所示。

当转子转速低于旋转磁场的转速时(ns>n>0)，转差率0

若电机用原动机驱动，使转子转速高于旋转磁场转速(n> ns)，则转差率s<0。此时转子导体中的感应电动势以及电流的有功分量将与电动机状态时相反，因此电磁转矩的方向将与旋转磁场和转子转向两者相反，如图5—5b所示，即电磁转矩为制动性质的转矩。为使转子持续地以高于旋转磁场的转速旋转．原动机的驱动转矩必须克服制动的电磁转矩；此时转子从原动机输入机械功率，通过电磁感应由定于输出电功率，电机处于发电机状态。

若由机械或其他外因使转子逆着旋转磁场方向旋转(n<0)，则转差率s>1。此时转子导体“切割”气隙磁场的相对速度方向与电动机状态时相同，故转子导体中的感应电动势和电

流的有功分量与电动机状态时同方向，如图5—5c所示，电磁转矩方向亦与图5—5a中相同。但由于转子转向改变，故对转子而言，此电磁转矩表现为制动转矩。此时电机处于电磁制动状态，它一方面从外界输入机械功率，同时又从电网吸取电功率，两者都变成电机内部的损耗。

[例5—1] 有一台50Hz的感应电动机，其额定转速nN＝730r／min，试求该机的额定转差率。解已知额定转速为730r／min，因额定转速略低于同步转速，故知该机的同步转速为750r ／min，极数2p=8。于是，额定转差率sN为

三、额定值

感应电动机的额定值有：

(1)额定功率PN：指电动机在额定状态下运行时，轴端愉出的机械功率．单位为千瓦(kw)。

(2)定子额定电压UN：指电机在额定状态下运行时，定子绕组应加的线电压。单位为伏(v)。

(3)定子额定电流IN／”指电机在额定电压下运行，输出功率达到额定功率时，流入定子绕组的线电流，单位为安(A)。

(4)额定频率fN 指加于定子边的电源频率，我国工频规定为50赫(Hz)。

(5)额定转速nN 电机在额定状态下运行时转子的转速，单位为转／分(r／min) 。

除上述数据外，铭牌上有时还标明额定运行时电机的功率因数、效率、温升、定额等。对绕线型电机，还常标出转子电压和转子额定电流等数据。