鼠笼式电机转子为什么没有绝缘的终极答案！！（申请加精）

xiao2hei

其实这个问题很简单，参考绕线式的原理，根据星形向量图可简单证明为什么没有绝缘。设级数为2P,即为360*P电角度。设转子有N根导体，他们之间电角度相差360*P/N.电势大小相等，以2P=2,N=28为例，画出转子导条的感应电势向量图

很显然，他们的向量和为0（用端环实现端接求和）所以不用绝缘。有人提到为什么不省掉端环，用铁芯（硅钢片）实现短接呢。其实短接的含义就是用电阻几乎为零的导线连接2个导体（压降几乎为零）。但实际上硅钢片首先与导条有效的接触面积很小（铁芯内的导条与铁芯有缝隙）。因此电阻相对很大。用电阻几乎为0的端环短接，没有压降，电压降全在导条上。但电流较大（导条电阻很小）。此外，倘若用外接的导体接触，很有可能发生触电事故（但一般你接触不到带电的转子）。下面以对称的两个导条为例（相差180电角度），假设单根导体电势为U,假设一个端环圆周展开的电阻为r,半个为r/2,两个半端环并联为r/4,外接导体的电阻为R（当人充分接触端环时，看认为是人与大地间的电阻）。显然R上的电流为u/R.理论上倘若U大于36V，就可能会对人造成伤害，但实际上的电机转子感应电势“并不是那么的高”！为s倍的开口电压，但还是小心为上。（注：下图不是集中式闭合电路，不符合基尔霍夫电流定律，即左侧的电流节点）

引子见http://bbs.simol.cn/thread-24248-1-1.html

标准答案

看了楼主发表的许多帖子，感觉楼主是一个很爱钻研的人！希望大家能够认真讨论一下这个话题！

hypo_qu

最近论坛来了很多爱学爱钻的人，很好啊，我老了没精力了。长江后浪推前浪。

张老五

这也能算终极答案？
鼠笼式导条不需要绝缘，主要并不是从安全上考虑。

标准答案

楼主的答案的确值得商榷，欢迎大家继续讨论！

xiao2hei

回复 4# 张老五
我最后提及的触电问题是因为有人在相关的帖子提到用导体接触端环是否会触电（类似还有为什么不省掉端环）。至于为什么不用绝缘，我觉得我前半部分说的已经很清楚了.同时希望大家发表自己的真知灼见，一起探讨这个看似很简单的问题（不过说实话，看着自己不知道正确与否的‘鄙见’一天天的沉落下去，太不忍心了，再次感谢下大家的支持，尤其是“标准答案“，因为是他抛玉引砖，而且是他第一个关注这个，不同大家是否认同我的说法，但是，有讨论，有学习，有进步，倘若真的能拨开云雾，求得真理，那只能庆幸大家和我很幸运。）。希望各抒己见，理越说越清，道越澄越真。谢谢大家的参与。

laplace

我觉得，楼主把一个非常简单的问题复杂化了。

标准答案

回复 7# laplace
说说你的观点，怎么个简单？他又怎么给复杂化了？

laplace

回复 8# 标准答案
鼠笼电机运转的基本原理就是因为两端的端环将各自提供一个中心短路点和一个等价的端子段路连接，以使感应产生的电流能在闭环内流通。这样，又何必费事画这个星形图来说明呢？无论极是怎样分布的，所感应的电流终究在闭环内流动。即使有不平衡，也是鼠笼内部的电压不平衡而已，而非鼠笼与外部电压不平衡，所以感应电流怎样都是在鼠笼内部流动。

laplace

感应电机运行时，确实容易使触摸者有触电感觉。但是正常情况下这不是因为漏电，而是电磁干扰引起的。尤其是现代高频开关驱动元件的引入所伴随产生的寄生电容，当人触摸时放电。

欧阳庆

laplace说的有道理,为何总有人将问题复杂化? 不明白. 感应电机是类似于变压器的运行,只不过变压器是静止的,旋转电机是旋转的,转子边产生了感应电流, 才会有可能发生能量的转换. 所以,笼条必须自行闭合和获得相应的支撑,至于是否需要绝缘? 不需要, 即时电机运行时,人能够触碰到转子的笼条或端环也不会发生触电,又何必担心呢?
但绕线式的感应电机的转子需要与铁心绝缘, 它的转子绕组需要在外部短接,如与铁心不绝缘或绕组已与铁心发生多点接触, 会发生何种结果可想而知, 如果发生仅仅是单点与铁心接触或搭铁,在短时内运行,我认为是可以的. 又一好比,一块铜或铝或其他导电的金属,处于一个交变得磁场中,在磁场中的那块金属会产生涡流来平衡外在交变得磁场, 那你用手摸金属时会发生触电吗? 显然是不会的,只会感觉到烫的甩手罢了.

标准答案

个认为这个话题还是很有必要好好讨论一下的，楼主的分析并不是故弄玄虚、小题大做。鼠笼式电机转子为什么没有绝缘，并不是一个公理，其道理并不是显而易见的，许多人都有这个疑问，这个话题的重点是“为什么”而不是“有没有”，我们并不是要讨论“还是没有”，鼠笼式电机转子没有绝缘的现实是显而易见的，而是讨论“为什么没有”！！！楼上两位都没有以足够的论据来说明“为什么没有”欧阳大师只说了“不需要, 即时电机运行时,人能够触碰到转子的笼条或端环也不会发生触电”！我们要知道的是“为什么不需要”？？？而laplace网友这是回答了鼠笼异步电机的结构和原理，对为什么没有绝缘只字未提！似乎答非所问！
    当然我的以上观点并不代表我赞同楼主在理论上的证明，我也认为楼主的分析值得商榷，我还想听听其他网友告诉我们“这到底是为什么呢？”

laplace

回复 12# 标准答案
我之所以解释结构，因为那才是这个问题的本质。
说白些，我们都知道电机的铁损有一部分是涡流产生的。这个涡流的本质，其实和鼠笼电机的感应电流是一样的。但是，有谁听说过被涡流电到的或者因为涡流而需要将电机绝缘的？真的那样，所有电机的外壳底座都不能用金属的了。

laplace

理论上，感应电机即使不用铝制导体棒也是可以产生转距而运行的。只不过因为硅钢片的电阻太大，产生的感应电流太小。所以，才会选用导电率高的铝或者铜，当然，用金子做的更好。

标准答案

还是没有说清楚鼠笼式电机转子为什么没有绝缘，不能说因为没有人“听说过被涡流电到人”就说鼠笼式电机转子就应该没有绝缘，我要知道的是为什么“涡流电”就电不到人？？“其他电”就能电到人？绕线转子也是“涡流电”为什么就需要绝缘，鼠笼式电机转子就不需要绝缘？

laplace

回复 15# 标准答案
呵呵呵，朋友，您如果仔细的看一下我在9楼的留言，其实我在那已经回答了这个问题。
这是一个电路的最基本的原理，就是电势的问题。你想导电，就要形成电势差。而感应电流或者涡流是不会形成与外界的电势差的。法拉第感应定律告诉我们它形成的是一个闭合的电路。电势差永远在这个闭合的电路内部。对于鼠笼电机，这个闭合的电路就是导条与端环。只有当你也在转子上，磁通线也穿过你的时候，才会导电。

绕线转子的绝缘同样不是因为安全的原因吧。我诚实的说，我不太了解。但是我觉得这个绝缘不是为了和外部，而是为了各个导体间的绝缘。因为位置不同，各个导体所产生的电势不同。各个极的绕线，在加工的时候最终都要在缠绕在一起，所以绝缘应该是为了防止导体之间的循环电流。

laplace

回复 15# 标准答案
我也没有仔细看别人的回复，原来11楼的欧阳兄已经说过我之前说的涡流问题了。

欧阳庆

异步电机转子各导条中的电流在空间分布取决于气隙磁场的分布,导条的电流滞后导条电动势,并产生转子的磁势的基波,在空间上定子磁势与转子磁势保持同步. 因此,转子是一个多相的对称系统, 转子的相数取决于一对极下有多少根不同相位的导条; 由电机学可知,转子槽数为Q2, 槽距角=pX360/Q2, 若Q2/p为整数,则一对极下导条组成一个均布电势星形,每对极下的每根导条就构成一相. 所以, 鼠笼转子的相数为m2=Q2/p, 每相串联导体数N2=1, Kdp2=1, 并联路数a=p; 若Q2/p不为整数, 则m2=Q2, N2=1, Kdp2=1, a=1; 以上说了一大堆,好像没用,还是没说明为何鼠笼转子不要绝缘; 请允许再继续, 上次已经说过,异步电机的能量转换机理与变压器是一样的,只不过异步电机副变就是鼠笼条,每相的串联导体数又很小,且笼条直接短路, 回路的感应电势是非常小的,所以就不用对笼型转子进行绝缘处理;下来通过一个例子来说明,例如,某电机11千瓦,380伏,50赫兹的三相电机,已知定子每相串联导体数是348根,绕组系数是Kdp1=0.9598, 满载的电势系数KE=0.927, 根据异步电机的T型等效电路知道,E1=E2'=E2*Ke, 其中Ke为电势变比,E2'为折算值,Ke=N1*Kdp1/N2/Kdp2, E1=KE*Un=0.927*380=352.26(V), Ke=348*0.9598/1/1=334, E2=E1/Ke=1.055(V), 由此可以看出,转子的回路电势是很低的,是否需要绝缘就可想而知.

标准答案

我看明白了，其实欧阳大师长篇大论所要说明的是，鼠笼转子不要绝缘的原因是转子回路的电势很低，所以不需要！我的理解对吗？
    再问一下，转子电势高到多少时就应该有绝缘了呢？

标准答案

再问一下laplace兄弟，你的观点和欧阳的观点一样吗？或者说你同意欧阳的观点吗？因为我看了你楼上所有帖子的论述，确实还是没有理解你是什么观点，你认为就是因为转子回路电势太低所以不需要绝缘吗？