绕线转子感应电机

绕线转子 感应电机的定子类似于鼠笼式感应电机，但转子带有通过滑环和电刷引出的绝缘绕组。

但是，滑环没有通电。它们的唯一目的是在启动时允许电阻与转子绕组串联（下图）。一旦电机启动，该电阻就会短路，使转子在电气上看起来像鼠笼对应物。

绕线转子感应电机

问： 为什么要在转子上串联电阻？

答： 鼠笼式感应电机在启动期间消耗 500% 至 1000% 以上的满载电流 (FLC)。虽然这对于小型电机来说不是一个严重的问题，但对于大型（10 千瓦）电机来说却是一个严重的问题。

将电阻与转子绕组串联不仅会降低启动电流、堵转电流 (LRC)，还会增加启动扭矩、堵转扭矩 (LRT)。下图显示，通过将转子电阻从R0增加到R1再到R2，击穿扭矩峰值左移至零速。

请注意，此扭矩峰值远高于无转子电阻 (R0) 时可用的启动扭矩，滑差与转子电阻成正比，拉出扭矩与滑差成正比。因此，启动时会产生高扭矩。

通过增加转子电阻将击穿扭矩峰值转移到零速

阻力会降低全速运行时的可用扭矩。但是当转子启动时，电阻会短路。短路转子的工作原理类似于鼠笼式转子。启动时产生的热量主要通过启动电阻散发到电机外部。

与简单的鼠笼转子相比，绕线转子的缺点是与电刷和滑环相关的复杂性和维护。

该电机适用于启动高惯性负载。高启动阻力使得在零速度下可获得高拉出扭矩。相比之下，鼠笼转子仅在其同步速度的 80% 时表现出拉出（峰值）扭矩。

速度控制

通过将可变电阻放回到转子电路中，可以改变电机速度。这会降低转子电流和速度。零速时的高启动扭矩，降档的故障扭矩，高速时不可用。

见下图 90% Ns 时的 R2 曲线。电阻R0、R1、R2、R3的值从零开始增加。

R3 处的更高电阻会进一步降低速度。相对于变化的扭矩负载，速度调节很差。这种速度控制技术仅在全速的 50% 到 100% 范围内有用。

速度控制适用于升降机和印刷机等变速负载。

转子电阻控制绕线转子感应电机的速度

双馈感应发电机

我们之前描述了一种鼠笼式感应电机，如果其驱动速度高于同步速度，则它可用作发电机。 （参见感应电机交流发电机）这是一个单馈感应发电机 ，仅与定子绕组有电气连接。

当以高于同步速度驱动时，绕线转子感应电动机也可用作发电机。由于定子和转子都有连接，这样的机器被称为双馈感应发电机 (DFIG)。

转子电阻允许双馈感应发电机超速

当由麻烦的风力转矩驱动时，单馈感应发电机的可用滑差范围仅为 1%。由于绕线转子感应电机的速度可以通过在转子中插入电阻控制在50-100%的范围内，我们可以预期双馈感应发电机也是如此。

我们不仅可以将转子减速 50%，还可以将其超速 50%。也就是说，我们可以将双馈感应发电机的速度与同步速度相差 ±50%。在实际操作中，±30%更实用。

如果发电机超速，放置在转子电路中的电阻将吸收多余的能量，同时定子向电力线提供恒定的 60 Hz 频率（上图）。在低速情况下，在转子电路中插入负电阻可以弥补能量不足，仍然允许定子以60Hz的功率馈入电力线。

转换器从双馈感应发电机的转子中回收能量

在实际应用中，转子电阻可以用一个转换器来代替，从转子吸收功率，并将功率馈入电源线而不是耗散它。这提高了发电机的效率。

变流器从电力线上为双馈感应发电机转子借用能量，使其在同步转速下运行良好

变流器可以从线路“借用”电力用于低速转子，然后将其传递给定子。借用的功率连同较大的轴能量一起传递到与电源线相连的定子。

定子似乎为线路提供 130% 的功率。请记住，转子“借用”了 30%，为理论上的无损 DFIG 保留了 100%。

绕线转子感应电机质量

• 为高惯性负载提供出色的启动扭矩。
• 与鼠笼式感应电机相比，启动电流低。
• 速度是在 50% 到 100% 全速范围内的阻力变量。
• 与鼠笼式电机相比，电刷和滑环的维护率更高。
• 绕线转子电机的发电机版本被称为双馈感应发电机 ，变速机器。

相关工作表：

• 交流电机理论工作表