感應馬達中的滑環與鼠籠式：綜合比較

感應電動機是一種將電能轉換為機械能的電氣裝置。在電氣工程領域，由於其自動啟動、功率穩定的特點，被廣泛用作眾多機器設備的驅動裝置。它使用的轉子有兩種：鼠籠式和滑環。今天ByTune將和您一起了解什麼是感應電機，它是如何運作的，並比較兩類轉子的結構、性能、應用等。

 

感應電動機又稱異步電動機，是一種交流電動機。它主要由定子和轉子兩大部分組成。此外，還包括端蓋、軸承、風扇等輔助零件。
• 定子：是馬達的固定部分，由定子鐵心、定子繞組和機座組成。定子繞組由許多規則排列、連接的線圈組成。這些線圈嵌入定子鐵芯的槽中。透過使三相交流電通過它們，就會產生旋轉磁場。
• 轉子：轉子是馬達的旋轉部分，它能產生電磁扭力來驅動馬達和機械旋轉。最常見的轉子是「鼠籠」設計，由疊片鐵芯和沿其長度延伸的導電條組成，兩端透過環短路。然而，帶有滑環和外部電阻的“繞線轉子”也很受歡迎。

 

感應電動機主要由兩部分組成：定子和轉子。當定子繞組通入三相交流電時，定子內部就會產生旋轉磁場。其同步速度Ns=120f/p，其中：
f 是電源頻率（單位為赫茲，Hz）。
p是馬達的極對數。
相對於靜止的轉子，馬達內部的轉子導體可以切割出磁感應線，產生感應電動勢。由於轉子導體形成閉環，感應電動勢將在轉子導體中引起感應電流。
根據楞次定律，感應電流產生的磁場與旋轉磁場相互作用，產生使轉子開始旋轉的扭矩。然而，轉子總是以略低於同步速度的速度旋轉。轉差率s=Ns-Nr/Ns(Nr是感應馬達的轉速)。這個值一般在1%到5%之間。

 

滑環轉子

• 它是什麼：滑環是繞線轉子感應馬達的一個組件。它由導電環、電刷、刷握、絕緣材料等組成。
• 工作原理：馬達運轉時，轉子繞組中產生感應電動勢和感應電流。透過電刷與導電環的滑動接觸，將轉子繞組中的電流引出至外電路。用於控制馬達的啟動、調速、煞車等操作。

鼠籠式轉子

它是什麼：鼠籠式轉子是用於鼠籠式感應電動機的轉子。因其繞組的整體形狀酷似松鼠籠而得名。鼠籠式轉子由插入轉子槽內的多根導電棒和兩個圓形端環組成。小型籠式馬達一般採用鑄鋁焊接，100kW以上馬達則採用銅排和銅端環焊接。

工作原理：工作時，定子繞組通入三相交流電後，定子內部產生旋轉磁場。此磁場在定子內部以同步速度旋轉，並切割轉子上的鼠籠式導電棒。由於鼠籠式導電棒是轉子槽內的閉合導電迴路，當旋轉磁場切割導電棒時，在導電棒中會產生感應電動勢和感應電流。它驅動轉子，使馬達沿著旋轉磁場方向旋轉。

雖然鼠籠式結構更堅固，但滑環轉子也為滑環感應馬達帶來了許多好處，例如：
• 更高的啟動扭力：透過在轉子電路中插入適當的電阻，滑環可以提供高的啟動扭力和功率因數。因此，當滑環感應電動馬達用於需要帶載啟動的起重機和絞車時，可以克服負載阻力，順利啟動這些設備。
• 較低的啟動電流：眾所周知，啟動電流過大會對電網造成很大的影響。當滑環轉子電路中插入電阻時，啟動電流會減少。這是因為當轉子電路的電阻增加時，轉子電流會減少，根據變壓器原理，定子電流也會相應減少。
• 更寬的速度調整：滑環感應電動機可以透過改變轉子電路中連接的電阻值來實現調速。這在一些金屬加工設備中非常有用，例如車床和銑床。當所接電阻增大時，馬達轉速降低；相反，當連接的電阻減小時，馬達速度增加。這是鼠籠式感應電動機無法做到的。

從以上內容我們可以得出，滑環和鼠籠在感應馬達中各有其特點。簡單來說，如果您對啟動扭力和調速能力有較高要求，滑環感應馬達可能更適合您。但是，如果您對成本要求嚴格，並且想用在恆速設備中，則可以選擇鼠籠式感應馬達。

在實際應用中，我們需要根據特定的工業設備和使用要求來選擇合適的馬達類型。如果您想了解更多信息，請閱讀我們的文章“交流發電機中滑環的用途是什麼？」 也可能有幫助。作為超過 26 年的滑環供應商，ByTune 有信心為您的任何感應馬達提供可靠的滑環。