感应电动机的三种运行状态

　　感应电动机原理说明

　　感应电动机又称“异步电动机”，是将转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动的装置。转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。由电气工程师尼古拉·特斯拉于1887年发明。词条介绍了感应电动机的概念、发明者、工作原理、基本结构、工作方式、制动方式、异步特征、规格以及故障检查。

　　通过定子产生的旋转磁场（其转速为同步转速n1）与转子绕组的相对运动，转子绕组切割磁感线产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流。转子绕组中的感应电流与磁场作用，产生电磁转矩，使转子旋转。由于当转子转速逐渐接近同步转速时，感应电流逐渐减小，所产生的电磁转矩也相应减小，当异步电动机工作在电动机状态时，转子转速小于同步转速。为了描述转子转速n与同步转速n1之间的差别，引入转差率（slip）。

　　感应电动机的制动方式

　　三相感应电动机电气制动方式 ［6］ 有：能耗制动、反接制动、再生制动三种。

　　（1）能耗制动时切断电动机的三相交流电源，将直流电送入定子绕组。在切断交流电源的瞬间，由于惯性作用，电动机仍按原来方向转动，这种方式的特点是制动平稳，但需直流电源、大功率电动机，所需直流设备成本大，低速时制动力小。

　　（2）反接制动又分负载反接制动和电源反接制动两种。

　　1）负载反接制动又称负载倒拉反接制动。此转矩使重物以稳定的速度缓慢下降。这种制动的特点是：电源不用反接，不需要专用的制动设备，而且还可以调节制动速度，但只适用于绕线型电动机，其转子电路需串入大电阻，使转差率大于1。

　　2）电源反接制动当电动机需制动时，只要任意对调两相电源线，使旋转磁场相反就能很快制动。当电动机转速等于零时，立即切断电源。这种制动的特点是：停车快，制动力较强，无需制动设备。但制动时由于电流大，冲击力也大，易使电动机过热，或损伤传动部分的零部件。

　　（3）再生制动又称回馈制动，在重物的作用下（当起重机电动机下放重物），电动机的转速高于旋转磁场的同步转速。这时转子导体产生感应电流，在旋转磁场的作用下产生反旋转方向转矩，但电动机转速高，需用变速装置减速。

　　感应电动机的三种运行状态

　　感应电动机的三种运行状态是电动机运行状态、发电机运行状态和电磁制动运行状态。

　　一、电动机的运行状态

　　感应电动机的定子边接电源后，便在气隙中产生旋转磁场，以同步转速n1旋转。通过电磁感应作用，便产生电磁转矩作用在转子上，转子便在电磁转矩的作用下转动起来，转速为n，转向与n1的转向相同，这样就可以从转轴上向外输出机械功率。此时电机便是从定子边输入电能，从转子边输出机械能，感应电动机的这种运行状态称为电动机运行状态。

　　作为电动机运行状态时，一定要满足

 

　　二、发电机运行状态

　　如果用原动机拖动感应电动机的转子，沿着原来电动机运行状态时的方向加速，当转子转速n高于同步转速n1，即n》n1时，气隙旋转磁场切割转子导条的方向与电动机运行状态时相反了，导条中的感应电势和电流的方向以及产生的电磁转矩的方向也反了，这种情况下，电磁转矩对原动机来说是一个制动转矩，要保持电动机转子继续转动，原动机必须给电动机输入机械功率。另一方面，由于转子电流方向的改变，也引起定子电流方向的改变，于是定子边不再从电网输入电功率，而是变为向电网输出电功率。这样，感应电动机的运行状态是从转子边输入机械功率，从定子边输出电功率。这种把机械能转变为电能的运行状态，称为感应电动机的发电机运行状态。

　　作为发电机的运行状态时，一定要满足n》n1或S》1的条件。

 

　　三、电磁制动运行状态

　　如果用外加转矩拖动感应电动机的转子，逆着原来电动机运行状态时的方向转动，则转子中的感应电动势和电流的方向仍然与原来电动机运行状态时的一样，作用在转子上的电磁转矩的方向也就与原来电动机运行状态时的一样，但是，与转子的转向相反了，亦即与外加转矩的方向相反了，此时电磁转矩成为制动转矩。为了克服这个制动转矩，维持转子的继续转动，外加转矩必须对转子供给机械功率。这样，感应电动机从定子边输入电功率，从转子边输入机械功率。感应电动机的这种运行状态称为电磁制动运行状态。

　　作为电磁制动运行状态时，一定要满足n《0或s》1的条件。

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