6、感应电机稳态运行原理与特性全解析

感应电机稳态运行原理与特性全解析

1. 感应电机概述

感应（异步）电机是交流定子和交流转子的行波磁场电机，具有 2p1 个磁极。电机的定子和转子铁芯由非取向晶粒硅钢片制成，在靠近气隙的周边有冲压而成的均匀槽（针对三相情况）。

1.1 应用与拓扑结构

感应电机的应用十分广泛，既可以作为电动机，也能充当发电机。在功率达到 30 MW 的笼型转子电机中，它主要用作电动机；而在抽水蓄能水电站中，绕线转子电机可作为 400 MW 的电动机和发电机使用。此外，感应电机还可制成扁平或管状的直线感应电机，用于城市交通、工业运输或磁悬浮等领域。

1.2 结构组成

感应电机主要由定子（初级）和转子（次级）两部分构成。定子的主要部分是定子铁芯，由软质、非取向晶粒硅钢片叠压而成，其内部（气隙侧）有均匀的槽，用于放置频率为 f1 的交流分布式 1 相、2 相或 3 相绕组。转子也有两个主要部分：叠片铁芯和绕组。绕组有两种类型，一种是笼型转子，由未绝缘的铝（黄铜或铜）条通过端环短路而成；另一种是绕线转子，具有 3 相交流绕组，连接到三个铜滑环，并通过电刷连接到阻抗或频率为 f2 的独立电源。气隙的大小对电机性能有重要影响，其值通常在 0.3 mm（功率为 100 W 时）到 2.0（3.0）mm（大功率时）之间。

1.3 交流分布式绕组

交流分布式绕组是感应电机和同步电机中产生行波气隙磁场的交流全功率绕组。为了在气隙中沿转子圆周获得正弦磁通密度分布，绕组采用交错相线圈。设计交流绕组时，需要将线圈分配到不同的槽和电机相，并将它们连接成 Y 形或 Δ 形（针对三相电机）。

1.3.1 行波磁动势 <