笼式三相异步电动机运行中转子断条为什么会启

    启动困难和运转时转速变慢，都是因转子断条后电磁力矩降低造成的。促使电动机转子转动的电磁力矩是转子鼠笼条在磁场中受力的作用而产生的。假如由定子三相绕组产生的旋转磁场是一个正弦分布的磁场，这个磁场切割转子鼠笼条后在每根鼠笼条中感应起来的电势和切割到的磁通密度成正比，其大小随时间作正弦规律变化。为了有个形象的概念，图3-30画出一个笼式转子的展开图，沿圆周按正弦规律分布的磁通密度和电势，用小箭头表示出来。这个正弦波以sn1（s是转差，n1是同步转速）的速度掠过转子表面。
    图3-30    笼式转子展开图    由于鼠笼条被铁芯两端的端环所短路，因此鼠笼条中有电势时便有电流流过。为了简单起见，这里假设转子电路是纯电阻性的，则鼠笼条中的电流和电势同相位（实际上由于转子电路中具有漏抗，同一鼠笼条中的电流要比电势在时间上滞后一个相角ψ2），各鼠笼条中电流流通情况如图3-30中的虚线所示。转子鼠笼条由于所处的磁通密度不一样大，以及电流大小不等，所产生的电磁力是不一样大的。但可以看成每一鼠笼条上作用着一个平均电磁力Fp。电磁力沿转子圆周分布情况如图3-31所示，横坐标l是圆周，纵坐标F是电磁力，虚线Fp代表平均电磁力。平均电磁力Fp乘以转子鼠笼条数Z，即可求出作用在整个转子上总的电磁力F。电磁力矩M就等于这个总电磁力F乘以力臂转子半径。经过一定的推导和整理，可以得到如下形式的电动机电磁力矩公式
式中 Z2-鼠笼条数；    p-电动机极对数；    Φm-磁通幅值；    12 -转子电流；    cosψ2-转子电势和电流间的相位角。    上式表明，其他条件不变情况下，电磁力矩和转子鼠笼条数成正比，条数减少，电磁力矩就降低，这就是转子断条后电磁力矩降低的原因。
    图3-31    电磁力的分布情况    至于断条后定子电流的摆动，可以这么来理解，对于三相异步电动机就其电路来说，可以把它的定子绕组和转子绕组的关系，当作变压器的一次线圈和二次线圈的关系来看。定子绕组为一次侧，转子绕组为二次侧。三相定子绕组加电源后产生一个转速为n1的旋转磁场，它以sn1转速与转子作相对运动，磁场切割转子在转子里感应起电势、电流。转子绕组的所有电流也合成产生一个磁场，时，定子磁场和转子磁场是同速、同方向旋转，相对静止的。图3-32所示为按正弦规律沿气隙圆周l分布的定子磁场和转子磁场的磁势F1和F2。由此可以得知，三相异步电动机的转子磁场对定子磁场的反应作用，与变压器的二次磁通对一次磁通的反应作用一样，转子磁场对定子磁场起去磁作用。既如此，转子方面的磁势大，即安匝数多，去磁也多；磁势小，安匝数少，去磁也较少。对于鼠笼式转子，转子极数决定于定子极数。以二极机为例，把定、转子的这种“变压器”关系形象地画出，如图3-33所示，借此说明断条对磁场的影响。图中虚线表示定子旋转磁场的磁通。它相对于机座来说以n1（n1∝F1）的速度旋转，按图上箭头所示是逆时针转动。如果转子以n的速度与定子磁场同方向转动，则定子磁场以n1-n=sn1的相对速度扫过转子表面层的鼠笼条。所有鼠笼条以端环为闭路，并以定子磁场轴线为轴线，两两相对地组成一匝匝线圈。如图3-33(a)中的1、2，12、3，9、6等分别组成线匝，图3-33 (b)中的10、11，9、12．6、3等分别组成线匝。这些线匝流过电流后产生的磁通在一定条件下与图中虚线所示的定子磁通方向相反，即不让定子磁通穿进来（图中没有表示出来），它们合成后就是总的转子磁场。
    图3-32    定子磁场和转子磁场的磁势    在正常情况下，由于沿转子圆周布置的鼠笼条均匀分布，具有对称性定子磁场扫过转子表面时，不论从哪部分进入转子，反应都是一样。因此产生这个旋转磁场的磁势或者说定子三相电流是平衡的，不会有什么波动。可是当有转子鼠笼条断条后，在图3-30中假设有“六”记号的第11号鼠笼条断开，则因破坏了转子的对称性、均匀性，也就破坏了该磁场的对称性，使三相电流有波动的可能。如图3-33(a)、所示，当第11号条和此时与其相对的4号条处在边缘位置时，定子磁场此瞬间对该线圈没有切割，即使11号条断开，也不影响转子侧总的有效匝数，定子磁通还像正常时一样。图3-33(a)中两根磁通代表正常情况。而图3-33 (b)中，当第11号条转过一个角度处在正对着定子磁场轴线附近时，它和此时与其相对的10号条切割定子磁场磁力线最密处，感应的电势最大，但此时因断条而没有电流，这就使转子侧安匝数减少，转子对定子的反磁通减小，与正常时不一样。导致定子磁场穿过的磁通增多，图3-33(b)中四根磁通表示磁通的增多情况。根据变压器磁势平衡原理，如图3-33(a)的情况，其二次侧即转子侧安匝数较大，磁势较大，一次侧即定子侧的安匝数也需要大些。具体表现在电流数值大些（因定子侧匝数已固定）；如图3-33(b)的情况，转子侧安匝数小，磁势较小，定子侧安匝数也需要小些，具体表现在电流数值小些。于是，出现定子侧电流波动情况。或者从另一角度理解这两种情况；单从定子方向看，如图3-33(a)的情况，单位电流产生的磁通少，说明定子绕组此时感抗小，电流就大；如图3-33 (b)的情况，单位电流产生的磁通多，说明定子绕组此时感抗大，在同样大的电压作用下电流就小，所以，定子电流时大时小，有波动现象。
    图3-33    断条对磁场的影响    1-转子；2-定子；3-鼠笼条    总之，转子断条后，因为破坏了结构的对称性．同时破坏了电磁的对称性，使与转子有相对运动的定子磁场，从转子的表面不同部位穿入磁通时，转子的反应不一样，因而造成定子电流的时大时小，呈现周期性摆动现象。这个波动的频率是与转差和极数有关系的。    至于机身振动，是因沿整个定子内膛圆周磁拉力不均匀引起的。因定子、转子间有磁力线联系，就有磁拉力。而磁拉力的大小又与磁通密度的平方成正比。转子断条后，由于破坏了转子对称性，定子磁场和转子相对运动中，在不同位置磁通密度有差异，造成定子机身和转子之间的磁拉力不一样大，使机身振动。周期性的嗡嗡声也由此而来。