感应电机的原理与转差

转子若达到同步转速，转矩会怎样

只有当金色旋转磁场掠过蓝色转子导体、存在相对运动时，导体中才会感应出电流并产生转矩。用滑块把转子转速推向同步转速（1800 rpm），相对运动减小，感应也随之减弱；在下方可以先选好转子恰好达到同步转速的那一刻转矩会怎样。这个答案及其原因，就是本课要回答的问题。

有相对运动才感应

旋转磁场掠过静止或转得较慢的转子导体时，导体切割磁通而产生电动势（法拉第）。短接的转子导体中有电流流过，这一电流在旋转磁场中受力（F = BIl），把转子沿磁场旋转的方向拖动。按照楞次定律，感应电流产生的力总是作用于减小作为原因的相对运动，所以转子沿着与磁场相同的方向加速。转子导体用铝条制成、两端用端环连接，形状像松鼠笼，所以叫笼型转子。

同步转速是追不上的兔子

转子越快，与旋转磁场的相对运动越小，导体切割磁通变慢，感应电流和转矩一起减小。转子若达到同步转速，相对运动为 0，电动势、电流和转矩全都为 0；这时转子克服不了摩擦和负载，又会慢下来，相对运动和转矩随之恢复。因此作电动机运行时，转子总是在略低于同步转速的地方达到平衡，所以感应电机也叫异步电机。反过来，如果从外部把转子拖得比同步转速还快，转差变为负值，电机就向外输出功率，成为感应发电机，有些风力发电机就采用这种方式。

转差度量一切

转子落后多少，用转差率 s = (Ns - N)/Ns 来衡量。静止时 s = 1，达到同步转速时 s = 0。转子导体感受到的磁通频率，即转差频率，为 f2 = s·f，转子中感应的电动势和电抗也与转差率成正比。启动瞬间 s = 1，转子频率等于电源频率；正常运行时转差率通常只有百分之几，转子频率低至几赫兹。仅凭转差率就能确定感应电机的电气状态。

回到第一屏

转子一旦达到同步转速，转矩就变为 0。感应来自旋转磁场掠过转子导体的相对运动，而在同步转速下这一相对运动消失了。导体不切割磁通，就没有电动势、电流和转矩；没有转矩，转子连摩擦都克服不了，又会慢下来，于是相对运动恢复，转矩重新出现。所以转子达不到同步转速，总是在落后转差率 s = (Ns - N)/Ns 的地方达到平衡。转差率正是感应电机为产生转矩而付出的代价。

转差是分析感应机的把手。转子回路的电动势与电抗都带着转差，故以转差为变量，便可把从定子看的转子归并为一个等效电路。关键是把转子电阻写作 R2/s——这一项同时含有真正的电损耗与转子输出的机械功率。下一单元搭建该等效电路(MC-C3)。