Squirrel Cage Induction Motor - Working Principle and ...

一台电动机是一种将电能转换为机械能的机器。电动机主要由两个部分组成：转子和定子。转子部分是可动的，而定子部分则是固定不动的。电动机的另一个组成部分是磁体和电枢，其中一个连接到定子，另一个则连接于转子。电动机的类别包括多种类型的感应电动机，这些电动机被称为感应电动机是因为转子绕组并未在电气上与任何供电源直接连接，电流和电压是通过来自定子绕组的感应产生的。松鼠笼感应电动机是一种三相感应电动机。

有关更多信息，请访问 松鼠笼感应电动机与滑环电动机的区别。

什么是松鼠笼感应电动机？

松鼠笼感应电动机广泛应用于工业和商业领域，它之所以被称为“松鼠笼”，是因为其内部的转子看起来像一个“松鼠笼”。转轴与转子相连，转子形似一个笼子，并基于电磁学的原理进行工作。因此，它利用电磁感应的效果将电能有效转换为旋转能量。此外，松鼠笼感应电动机的转矩和转速特性可以很容易地改变，方便适用于如打印设备等连续速度工作领域。通过简单改变转子中条形构件的形状，转矩-速度特性可以轻松调整。转子采用钢层压制成圆柱形，当电流通过定子绕组时，产生磁场，进而在转子绕组中感应出电流并生成各自的磁场。定子与转子的磁场相互作用，共同产生松鼠笼感应电动机的转矩。

松鼠笼感应电动机的结构与组件

松鼠笼感应电动机主要由以下部分组成：

• 定子

• 转子

• 风扇

• 轴承

定子具备层压的核心和间隔插槽，这些插槽覆盖定子绕组并提供低阻抗通路以允许交流电流的流通。定子绕组在电气和机械上相隔120度。由于定子绕组连接至交流电力供应，产生了旋转磁场。

转子则是感应电动机的移动部分，主要负责将电能转化为机械输出。转子核心采用层压设计，以避免涡流损耗和滞后损耗。铁芯两端连接短路导体，通常由铝或铜制成。这种设计提高了定子与电动机之间的变换比，导体的倾斜设计也有效防止了卡滞现象。转子后面安装风扇，用于与环境进行热量交换，使电动机温度得以保持在正常范围。

轴承主要用于减少摩擦、发热，并避免金属接触，同时支撑旋转轴以使转子平稳运转，确保电动机的顺畅旋转。

松鼠笼感应电动机的工作原理

松鼠笼感应电动机工作的整体原理基于电磁学。当将三相电源输入到定子绕组时，旋转磁场被产生，称为同步速度。

然后，电压在转子条中感应，使电流流过，从而产生一个自我磁场，进而与定子的磁场相互作用。两者之间的互动产生转矩，使电动机启动并工作，转子跟随旋转的磁场。

由于没有切向力，转子会暂时减速。随后，转子电流再次被感应，切向力恢复，使转子保持稳定的速度，低于同步速度。转子与定子磁场之间的速度差感应出转子电流，提供转矩，电动机持续运转。因此，转子的恒定速度总是低于电动机的同步速度，滑差是表示旋转磁场和转子速度之间差异的一个度量。

松鼠笼感应电动机的类型

根据电气特性及在商业和工业应用中的需求，电动机可以分为六类，如下所述：

• A类

• B类

• C类

• D类

• E类

• F类

A类

这是使用率高、最普遍的一种松鼠笼感应电动机。它们广泛用于机床、风扇等场合，具有普通起始转矩、低阻力、滑差和高负载效率等特点。同时，它们的滑差比同步速度低5%。但其缺点是高起动电流在额定电压下表现突出。

B类

操作在高电抗条件下的B类电动机，能够很轻松地替代A类电动机，特别是在新的安装需求中，尤其适合降低起始电压的场合。它们通常在大负载下启动，广泛应用于如大型风扇等高惯性需求中，具有普通起动转矩、低滑差及起动电流，虽起拔转矩仍低于A类及B类电机，但由于启动电流低，B类设计更受青睐。

C类

C类电动机具有低起动电流和高起始转矩，被称为双笼电动机。它们常用于需要高起动转矩的应用，如输送机、破碎机、往复泵等。相比A类电动机，其滑差小且起拔转矩也低。

D类

这类电动机电阻高，始动转矩和低起动电流表现出色，负载时滑差较大。常用应用包括推土机、剪切机等。此类电动机的运行效率较低，更高的转子电阻增强了其强劲特性，然而负载全滑差较高的状态基于转子电阻的高值。

E类

E类电动机在正常起动电流和低起动转矩的情况下运行。与其额定负载相比，这类电动机具有低滑差。为了电机额定5千瓦及以上的要求，通常需要补偿器。

F类

F类电动机在低起动电流和低起动转矩条件下运行，并维持正常滑差。它们具有自我启动性、可保持恒定速度、且需要较少维护，常见于离心泵等应用。

松鼠笼感应电动机与滑环感应电动机的区别

松鼠笼感应电动机的转子是简单且坚固的松鼠笼类型。

滑环感应电动机的转子构造复杂，是滑环类型，包含滑环、刷子等组件。

维护成本和费用较低。

维护高，成本昂贵。

转子没有外部电阻，因为转子条端是短路的。

转子则可连接外部电阻。

结构简单，效率高。

结构较为复杂，效率较低。

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功率因数较差，铜损小。

可以改善起动时的功率因数。

转子的插槽是倾斜的。

并行插槽的圆柱形层压核心已构建。

松鼠笼感应电动机的应用

松鼠笼感应电动机的常见应用如下：

• 用于工业驱动系统，包括泵、风扇、鼓风机、输送带等。

• 用于如冰箱、空调、制冷设备等的制冷系统。

• 用于商业和其他建筑中的泵、升降机、通风系统等。

• 应用于风力涡轮机、水电站等领域。

松鼠笼感应电动机的优缺点

松鼠笼感应电动机的优点和缺点如下：

松鼠笼感应电动机的优点

• 高可靠性 :

  由于结构坚固，这些电动机的高可靠性能够保障长期运转，无故障。

• 高效率 :

  在满载条件下，这些电动机效能高，因为它们的损耗最小，能耗低，这样一来节约了能源并延长了设备的使用寿命。

• 经济实惠 :

  如前所述，简单的结构使得这些电动机在购买和维护方面都相对经济实惠。

• 简单且稳固的结构:

  这些转子采用短路条的简单设计，无需使用刷子和滑环，因此维护相对简单稳固。

• 防爆:

  由于不存在刷子，因此这些电动机为防爆型，大大减少了火花风险。

• 速度调节 :

  由于这些电动机维持恒定速度，因此表现出良好的速度调节特性。

松鼠笼感应电动机的缺点

• 敏感:

  这些电动机对电源电压波动相当敏感。

• 起动转矩不足:

  由于转子电阻较低，起动转矩表现欠佳。

• 能耗:

  在启动的过程中，虽具有高效能，仍会消耗大量能量。

• 速度控制:

  松鼠笼感应电动机的速度控制性能较弱。

总结

松鼠笼感应电动机因其多功能性、可靠性和高效性，成为众多领域的良好选择。这些电动机的主要优点在于通过调整转子中条形构件的形状，便可轻松改变转矩-速度特性。综合所有对松鼠笼感应电动机的分析，我们可以得出结论：松鼠笼感应电动机是一款自启动、可靠且便捷的电动机，广泛应用于多个领域。凭借多样性、坚固性及其他因素，这些电动机在电气工程的许多应用中占据了一席之地。

关于松鼠笼感应电动机的常见问题

松鼠笼感应电动机可以用于单相应用吗？

松鼠笼感应电动机主要设计用于三相电力系统，但在某些情况下也可用于单相电力系统，这可能会导致一定的限制以及影响效率。

松鼠笼感应电动机可以用于危险环境吗？

是的，松鼠笼感应电动机可以用于危险环境，因为它防爆。

松鼠笼感应电动机是交流电机还是直流电机？

松鼠笼感应电动机是交流电机。

为什么电动机使用层压材料？

层压材料的使用可以减少涡流和滞后损耗。