第一节
鼠笼式异步发电机

鼠笼式异步发电机主要由定子、转子、端盖、轴承等组成。定子由定子铁芯、定子三相绕组和机座组成，其中定子铁芯是发电机的磁路部分，由经过冲制的硅钢片叠成；定子三相绕组是发电机的电路部分，嵌放在定子铁芯槽内；机座用于支撑定子铁芯，承受运行时产生的反作用力，也是内部损耗热量的散发途径。转子（图2-1）由转子铁芯、转子绕组及转轴组成，其中转子铁芯和转子绕组分别作为发电机磁路和发电机电路的组成部分参与工作。

异步发电机的定子绕组为一套三相对称的绕组，所谓三相对称是指各相绕组在串联匝数上彼此相等，在发电机定子内表面空间位置上，彼此错开120°电角度。在该绕组内通以三相对称的交流电后，发电机定子将产生一个沿一定方向旋转的磁场，并且产生旋转磁场的转向与通入绕组三相交流电的相序有关，该旋转磁场的转速我们称为同步转速。

假设发电机的转子仅为由具有两根导体的一个线圈组成，发电机定子的旋转磁场方向为逆时针。那么根据右手定则可知，该旋转磁场将在转子导体中产生感应电流。同理，根据左手定则可知，转子导体在旋转磁场中将受到一个电磁力的作用。由于该电磁力的作用使转子产生一个电磁转矩，转子在该电磁转矩的作用下开始旋转，转向与定子旋转磁场方向相同。由于感应电动势的产生必须具有相对运动，因此转子的转速永远也不可能与定子旋转磁场的转速相同，而是滞后旋转磁场转速一个值。这种转子转速与定子旋转磁场转速的不同，就叫作异步，这里介绍的转子开始不动而定子通电的情况下运行的电机叫作异步电动机。

如果在外力的作用下，使异步电动机的转子的转速超过定子磁场的旋转速度（即同步转速），此时定子绕组相对于转子向相反方向旋转，根据右手定则可知：由于转子磁场的存在，将在定子绕组中产生一个与原来方向相反的感应电动势，从而使电机由电网向其供电变为电机向电网供电，电动机变为发电机。

为了保证发电机的运行，其转子必须由外界提供一个机械转矩以克服转子绕组在定子磁场中受到的电磁转矩，使转子的旋转速度永远高于定子磁场的旋转速度（同步转速）。这种发电机叫作异步发电机。

当异步电机作为电动机运行时，为了克服负载的阻力转矩，三相异步电动机的转速 n 总是略低于同步转速 n ₁ ,以便气隙中的旋转磁场能够切割转子导体而在其中产生感应电动势和感应电流，从而能够产生足够的电磁转矩来拖动转子旋转。同步转速 n ₁ 和转子转速 n 的差值称为转差，转差与同步转速 n ₁ 的比值称为转差率，用 S 表示，即 S =（ n ₁ - n ）/ n ₁ ,式中: n 为转子转速,r/min; n ₁ 为同步转速,r/min。

当负载发生变化时，转子的转差率随着变化，使得转子导体的感应电动势、电流和电磁转矩发生相应变化，因此异步电动机的转速随着负载的变化而变化。按照转差率的正负、大小，异步电机可分为电动机、发电机和电磁制动3种运行状态。

（1）电动机状态：电磁转矩克服负载转矩做功，从电网吸收电能，转化成机械能，此时0< S <1;

（2）发电机状态：原动机拖动电机转子旋转，使其转速高于同步转速 n ₁ ,电磁转矩的方向与转子转向相反，此时电磁转矩为制动性质，通过气隙磁场的糯合作用，将转子的机械能转换为电能，此时 S <0;

（3）电磁制动状态：由于机械负载或其他原因，转子逆着旋转磁场转动，转轴从原动机吸收机械功率的同时，定子又从电网吸收电功率，二者都变成了转子内部的损耗，此时 S >1。

鼠笼式异步发电机采用的是鼠笼式转子。鼠笼式转子的铁芯外圆均匀分布着槽，每个槽中有一根导条，伸出铁芯两端，用两个端环分别把所有导条的两端都连接起来，起到导通电流的作用。假设去掉铁芯，整个统组的外形好像一个“鼠笼”，如图2-2所示为鼠笼式发电机结构图。