XC3195A向左也在图4.5-4中标出c.在直流电动机中我们已经讲过,直流电动机是通过换向器和电刷为电枢提供电流,而感应电动机则是通过电磁感应在转子中产生电流。从这一点上看,感应电动机就像变压器一样,初级是定子,产生旋转磁场;次级是转子,在旋转磁场的作用下,感应出电流。

在电动机启动时,转子电流的频率与定子绕组中的电流频率相同。转子的电抗大于其电阻,功率因数很低。由于电抗基本上呈感性,所以转子电流滞后于转子电压大约90°,所以此时转子上的转矩比较小。

当转子的转速沿旋转磁场的方向增加时,旋转磁场切割转子导体的速率减小,并且转子电压和转子电流的频率也相应地减小。因此,当转子接近同步速度时,转子上的感应电压非常小,此时,转子上的感抗也接近于零。其感抗可以用下面公式进行计算:

XE=2πhh

式中:ui一定子电流的频率;

L一转子上的电感;

s一转差率。

转差率就是定子旋转磁场的转速与转子转速之差与旋转磁场的转速之比。可以用下面公式表示:

7ts-urs=~un

式中:ns一定子旋转磁场的转速,称为同步转速;

nr一转子转速G

电动机的正常运行状态介于两种极限状态之间。两种极限状态指的是:转子的转速接近于同步转速和转子不转动。在正常负载条件下,电动机的转速一般不低于同步转速的10%。

在转差率为零时,转子电流几乎与转子电压同相。在S极下面的转子导体中的电流都是同一个方向。但此时转差率很小.造成转子上的感应电压也很小,于是转子电流就很小,因此转子的转矩就比较低。可见,当转子转速等于同步转速时,转子与旋转磁场间没有相对运动,因而也不切割磁力线,转子导体中没有感应电流,则转子上不产生电磁转矩,转子会自动减速。因此,转子转速始终不等于同步转速。所以,感应电动机又称为“异步电动机”。当转差率达到100%的极限状态时,转子的感抗很高,因为此时转子的功率因数很低,以至于引起转矩的下降。

因此,转矩公式可以写成:

T=CT・Φ・rr・cosG

式中:CT一转矩常数;

Φ一旋转磁场的磁通;

损耗与效率,感应电动机的损耗包括:

定子、转子的铜损耗;

定子、转子的铁心损耗;

摩擦损耗。

在实际应用中,对于小转差率的感应电动机,在加全载时,所有上述损耗都被认为是一个常数。其功率输出可以通过机械制动器或计算的方法测量出来。效率等于输出功率与输人功率之比。在全载时,效率在85%~90%的范围内变化。

鼠笼式电动机的工作特性,前面曾经提到的,旋转磁场也切割定感应电动机的,鼠笼转子相当于变压器的次级。在空载时,定子绕组产生中也产生了反限制在的数,这一小电流称为励磁电流9它的作用是维持旋转磁场的存在。因为转子上没有阻力,所以其转速几乎接近于同步转速,且转子电流很小。在电动机加载时,转子的减慢,但是旋转磁场却继续以同步速度此,电流和转差率增加。电动机转矩的增加大于转减小出增加加的转子磁动势与定子的磁场方向相反,从而使定子磁场强度稍有减弱。因此,定子绕组中的反电动势减小,绕组中的电流增加。定子绕组电流维持着旋转磁场,并且阻止转子电流产生的反向磁动势减弱旋转磁场的强度。由于电动机绕组的内阻相对较小.所以转速稍有下降,并且定子中的反电动势可能随着电动机电流、转矩和输出功率的增加有较大的增长D因此,鼠笼式电动机基本上具有转矩可变,转速恒定的特性。

如果感应电动机由于过载而失速,就会引起转子电流的增加,定子反电动势的减小,进而引起定子电流的巨增,这一大电流可能损坏电动机的绕组。当感应电动机的转子被卡住时,加在定子绕组上的电压决不能超过额定电压的50%,否则,电动机将被烧毁。

三相鼠笼感应电动机的转矩、电流随转差700率变化的关系曲线如图4.5-5所示G转子电定子电流.

抗随转差率的增加而增加,并且在电动机负载增加时,它将影响转子电流和功率因数。转矩曲线上的临界点出现在转差率大约为25%时。在这一条件下,电动机的最大转矩大约等于3.5倍的正常全负载转矩值。在这一点之外,附加任何负载都会引起转子偏离正常速度范围,并且电动机很快出现失速现象。在转子停转时,定子电流是正常运行时的5倍。因此,电动机供电电路都具有保护电路。当电动机过启动转矩I(X)50载情况出现时,电路的跳开关断开,这样可以保护电动机及电动机供电电路。

鼠笼转子电动机常常用于驱动速度基本恒定,而转矩可以改变的负载、并且其全载效率比较高。例如,鼓风机、离心泵、电动机一发电机组和各种电动工具等。

飞机交流电源系统的频率是400Hz,因此,其电动机转速大约是具有相同磁极对数的工业电动机转速的8倍。由于转速很高,所以要将电动机的齿轮减小。机载交流电动机采用的。因增界转矩转差率(s).鼠笼转子电动机的工作曲线.

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