1、感应电动机阅览报告感应电动机是所有电机中运用最为广泛的一种电动机，具有坚固耐用、生产成本低，以及易于控制等优点。直流电动机和同步电动机都需要两个励磁系统（即为双励磁系统） ，而感应电动机只需要一个励磁系统（即为单励磁系统） 。在感应电动机的副边绕组中流过的电流，也是通过与单励磁绕组的电磁场耦合而感应产生的，这就是感应电动机名称的由来。感应电动机的结构：定子，或者说其原边（电动机的静止部分）主要是感应电动机的机座；转子，或者说其副边，主要是一个由转轴支撑的、磁性的、由电工钢片冲压而成，转子冲片叠压而成的圆柱型转子铁心。在该铁心外圆的周围开有均匀分布的转子槽，槽内装有转子绕组的导体。转子绕组可以有
2、两种类型：鼠笼式和绕线式。感 应 电 动 机 是 根 据 其 结 构 ， 以 及 全 美 电 气 制 造 商 协 会 （ NEMA） 所 制 定 的 设 计 标 准 进 行 分 类 的 。类 型 A： 常 规 起 动 转 矩 （ 通 常 为 额 定 的 150-170%） ， 相 应 起 动电 流 高 。 极 限 转 矩 是 所 有 NEMA 类 型 中 最 高 的 。 能 在 短 时 间 内处 理 重 负 荷 。 转 差 小 于 或 等 于 5%。 一 个 典 型 的 应 用 是 注 塑 机 械的 电 机 类 型 B： 是 AC 感 应 电 机 中 类 型 最 多 的 电 机 。 它 的 起
3、 动 转 矩 与 类型 A 的 相 似 ， 但 有 时 还 要 低 ， 提 供 较 低 的 起 动 电 流 。 但 是 ， 它 在工 业 应 用 中 锁 定 转 子 转 矩 ， 仍 然 允 许 起 动 负 载 。 转 差 小 于 或 等 于 5%。电 机 效 率 和 满 载 功 率 因 素 比 较 高 。 典 型 的 应 用 包 括 泵 、 风 扇 、 和机 床 。 类 型 C： 提 供 高 起 动 转 矩 （ 高 于 类 型 A 和 B， 通 常 超 过 额 定 的 200%） 。 它 常 用 于 驱 动 重 起 步 负 载 。 这 些 电 机 几 乎 可 运 行 在 全 速时 ， 而 不
4、出 现 过 载 。 起 动 电 流 低 。 转 差 小 于 或 等 于 5%。 类 型 D： 在 所 有 NEMA 电 机 类 型 中 ， 是 能 提 供 最 高 的 起 动 转 矩 的电 机 。 起 动 电 流 和 满 载 速 度 低 。 高 转 差 值 （ 5-13%） ， 电 机 适 用于 在 电 机 运 行 速 度 中 ， 没 有 负 载 变 换 或 没 有 剧 烈 变 换 时 ， 例 如 调速 轮 能 量 存 储 的 机 械 。 不 少 类 型 的 子 分 类 还 包 括 更 宽 的 转 差 范 围 。这 种 电 机 类 型 一 般 是 特 殊 定 制 的 。感应电动机的参数可以用空
5、载试验和堵转（短路）试验来确定。为保证感应电动机运行可靠、使用经济，归结标准对电动机的主要性能指标作出了具体规定。标志工作性能的主要指标有：额定功率 N、额定功率因数 cosN、和最大转矩倍数 TMAX/TN.在额定电压和额定频率下，电动机的转速 n、电磁转矩 Te、定子电流 I1、功率因数 cosN、效率与输出功率 P2 的关系曲线 n, Te，I 1 ,cosN, =f(P2)为感应电动机的工作特性。下面分别加以说明。转速：感应电动机的转速为 n=ns(1-s),空载时 P2=0，转差率s0,转子的转速非常接近于同步转速 ns。随着负载的增大，为使电磁转矩足以克服负载转矩，转子电流将增大，
6、转差率 S 也将增大。通常额定负载时的转差率 SN2%5%，即额定转速约比同步转速低 2%5%。定子电流：感应电动机的定子电流 I1=Im+(-I2).空载时转子电流I20,定子电流几乎全部是激励电流 Im。 随着负载的增大，转子电流增大，于是定子电流将随之增大。功率因数：从等效电路可见，感应电动机是一个感性电路，所以感应电动机的功率因素恒小于 1，且为滞后。空载运行时，定子电流基本上是激励电流（其主要成分是无功的磁化电流） ，所以功率因数很低，约为 0.10.2。加上负载后，输出的机械功率增加，定子电流中的有功分量也增大，于是电动机的功率因数就逐渐提高；通常在额定负载附近，功率因数将达到其最
7、大值。若负载继续增大，由于转差率较大，转子等效电阻 R2/S 和转子的内功率因数 cos2 下降得很快，故定子功率因数 cos1 又重新下降。电磁转矩：稳态运行时，电磁转矩 Te 为Te=T0+T2=T0+P2/由于空载转矩 T0 可认为不变，从空载到额定负载之间电动机的转速变化也很小，故 Te =f(P2)近似为一直线。效率：与其他电动机相类似，电动机的最大效率通常发生的（0.81.1）P N 这一范围内，额定效率 N 约在 76%94%之间，容量越大， N 一般就越高。由于感应电动机的效率和功率因数都在额定负载附近达到最大值，因此选用电动机时应该使用电动机的容量与负载相匹配，以使电动机经济
8、、合理和安全地使用。在参数以知的情况下（根据试验或设计值） ，给定不同的转差率S,根据 T 形等效电路即可计算出不同负载下的定、转子电流和激磁电流，定、转子铜耗，电磁功率，转子的机械功率，电磁转矩和输入功率。若已知机械损耗和杂耗，可进一步算出输出功率和电动机的效率，由此即可得到电动机的工作特性。感应电动机的主要运行数据：在分析感应电动机的性能时，通常应算出：额定点的全部数据；最大转矩值；起动电流和起动转矩值。额定点数据的计算，起动电流 Ist 为Ist=U1/Xm+U1/ (R1+cR2)2+(X1+cX2)2为得到较为准确的值，计算最大转矩和起动电流、起动转矩时，漏抗应当用对应于 s=sm
9、和 s=1 时的饱和漏抗值代入。感应电动机的调速问题已知是电机工程界关心和研究的问题之一。由于感应电动机的转速为 n=ns(1-s)=60f1(1-s)/p.所以可以从三个方面来调节其转速：改变定子绕组的极对数 p；改变电源频率 f1； 电动机的转差率 s.小结对于感应电动机中磁场的谐波分量，可以通过改变线圈的分布与节距的方法，将其减小到可以忽略的程度。在三相对称的激磁电流的作用下，三相对称的定子绕组会在气隙中产生一个幅值恒定的磁动势行波。该行波的旋转速度由定子绕组电流的频率，以及定子绕组的级数决定平w s=(2/p)w,ns=120f/p.定子旋转磁场以 sws 的旋转速度，在转子线圈上空掠
10、过。因而，在转子绕组中产生感应电压。由此，在短路的转子绕组的电路中会有电流流过。这样，转子绕组便在气隙中产生副边绕组的磁场。该磁场的旋转速度像对于转子的旋转速度 sws。 尽管转子的旋转磁场与定子的旋转磁场在空间上相差一个角度，但它们都可以相同的速度旋转。因此，其间的相互作用会产生一个恒定的电磁转矩。经修正过的变压器等值电路，可以用来模拟感应电动机的运行。这样，对于感应电动机的运行性能，可以运用电路原理的分析方法，而不是直接采用磁场分析方法。转子电路的电阻和电抗对转子电流的频率很敏感。此外，由感应电动机产生的最大转矩与转子电路的电阻成正比。单相感应电动机产生的气隙磁场是脉振磁场，而不是振幅恒定、转速恒定的旋转磁动势波。而这一脉振的气隙磁动势波可以分解成两个振幅恒定，且以相反方向旋转的行波。这样，便可以扩展三相等值电路图而形成单相感应电动机的等值电路。感应电动机所产生的转矩，取决于气隙尺寸的大小。基于上述事实，以及“磁通密度与导体的电流密度，在实际中是受到限制的”这一基本常识，便推导出了三相感应电动机的设计程序。参考文献1、 电机原理与设计的 MATLAB 分析美Jimmie J.Cathey 著2、 电机学普通高等教育 “十一五”国家级规划教材3、http:/
