《电机技术应用》课件 2.2.4 异步电动机的机械特性

异步电动机的的转矩-转差率特性异步电动机1、物理表达式——异步机的转矩系数物理表达式：用于定性分析异步电机在各运转状态下的物理过程。转矩-转差率特性：转矩-转差率特性反映了转差率和电磁转矩之间的关系，其数学表达式有三种表达方式。2、参数表达式

参数表达式：可以直观地表示出电磁转矩形成的物理概念，常用于定性分析。

12若不考虑U1，f1及参数变化，电磁转矩只与转差率s或转速n有关。三相异步电动机的电磁转矩与定子每相电压U1的二次方成正比；令临界转差率最大转矩nn10TemsTmsNsmTNs=02、参数表达式结论12当电源频率及电压不变时，sm与Tm近似地与X1+X20'成反比。当电动机各参数及电源频率不变时，Tm与U12成正比，sm则不变且与U1无关。3Tm与值无关，sm则与成正比。2、参数表达式Tm是异步电动机可能产生的最大转矩，若TL>

Tm

，电动机停转。为保证电动机不会因短时过载而停转，电动机需有一定过载倍数KT：一般异步电动机的KT=1.8~3.0，对于起重冶金机械用的电动机，KT可达3.5。——电动机短时过载的极限Tst是异步机接至电源开始起动时的起动转矩（s＝1，n＝0）：——起动转矩倍数：电动机的起动能力2、参数表达式3、实用表达式利用产品目录可以估算Tm、sm和TM4、三种表达式的应用三相异步电动机机械特性的三种表达式，其应用的场合各有不同。物理表达式适用于对电动机的运行作定性分析,实用表达式适用于电动机机械特性的工程计算,

参数表达式适用于分析电机各参数变化对电动机运行特性的影响.例：一台三相鼠笼型异步电动机，PN=7.5kW，fN=50Hz，nN=1440r/min，KT＝2.2。（1）若负载运行时转速n=1455r/min，求该电机的负载转矩TL？（2）若负载转矩TL=45N.m，则电动机的转速为多少？解：①nN=1440r/min，则n1=1500r/min

而巩固与练习（2）当时由实用表达式可得：因sm>s，上式中应取负号，则由上例可知，实用表达式常用于工程计算。巩固与练习思考与练习1、绕线型感应电动机，若⑴转子电阻增加；⑵漏电抗增大；⑶电源电压不变，但频率由50Hz变为60Hz；试问这三种情况下最大转矩，起动转矩，起动电流会有什么变化？答：(1)最大转矩不变，起动转矩上升，起动电流下降；(2)最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降；(3)最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降。2、一台笼型感应电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的。如输出同样转矩，电动机运行性能有什么变化？答：转子由铜条改为铝条后，相当于转子回路电阻增大，使得电动机起动电流减小、起动转矩增大，最大转矩不变，临界转差率增大。在负载转矩不变的情况下，s增大，转速下降，效率降低。练习：已知一台三相异步电动机，额定功率

PN=150kW

,额定电压380V

,额定转速nN=1460r/min，过载倍数KT＝2.4。当转子回路不串入电阻时，（1）求其转矩的实用表达式；（2）问电动机能否带动额定负载起动。3、极数为８的三相异步电动机，电源频率ｆ1＝50Hz，额定转差率sN＝0.04，ＰN＝10kW，求：额定转速和额定电磁转矩。

解:ｎ1=60ｆ1=/ｐ=300/4=750转/分∴ｎN=ｎ1(1-ｓN)=720转/分

ＴN＝9550ＰN／ｎN＝132.6Ｎ.ｍ思考与练习异步电动机的机械特性异步电动机1、起动点A固有机械特性：指额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性，在固有特性曲线上有四个特殊的点。固有机械特性

起动点A对应的n=0,s=1，对应的转矩Tst称为起动转矩，又称堵转转矩。起动转矩具有以下特点：A、起动转矩与电源电压的平方成正比；B、起动转矩与转子回路电阻有关，绕线式异步电动机转子回路串入适当电阻可以增大起动转矩，改善起动性能。2、拐点B固有机械特性通常r1<<x1+x20'，不计r1时有：最大转矩具有以下特点：A、当电动机各参数与电源频率不变时，TM与U12成正比；sm则保持不变，与U1无关；B、当电源频率及电压U1不变时，sm和TM近似地与x1+x20'成反比；C、电源频率及电压U1与电动机其他各参数不变时，sm与r2'成正比，TM与r2'无关。固有机械特性3、额定运行点C

异步电动机带额定负载运行，n=nN，s=sN，电动机处于额定运行时，转差率很小，sN介于0.01～0.06之间，TM=TN。若忽略空载转矩，TN即为额定输出转矩。其中PN单位为KW，nN的单位是r/min。固有机械特性4、同步点DD点是电动机的理想空载点（转子转速达到了同步转速，故也叫同步点），其特点是A、n=n1，s=0，电磁转矩TM=0，B、转子电流I2’=0，定子电流I1=I0。C、如果没有外界转矩的作用，由于存在空载转矩T0，异步电动机本身不可能达到同步转速点。例：某三相异步电动机，试绘出电动机的固有机械特性。

解：（1）同步转速点A：（3）最大转矩点C：（2）额定运行点B：

（4）起动点D：

人为机械特性：指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。人为特性曲线（1）降低定子端电压：机械特性线性段斜率变大，特性变软。123

电动机的起动转矩Tst和最大转矩Tm都与U12成正比，因此定子电压降低时，最大转矩和起动转矩成二次方地降低，但临界转差率sm不变。人为特性曲线（1）降低定子端电压：

当电动机在某一负载下运行时，若降低电压，则电动机转速降低，转差率增大，转子电流将因此而增大，从而引起定子电流的增大。若电动机电流超过额定值时，则电动机最终温升将超过容许值，导致电动机寿命缩短，甚至使电动机烧坏。如果电压降低过多，致使最大转矩Tm小于负载转矩TL，则会发生电动机停转事故。在一定范围内增加电阻，可以增加Tst。当sm=1时Tst

=Tm，若再增加电阻，Tst则减小。（2）转子回路串电阻：只适用于绕线式异步电动机。人为特性曲线绕线型异步电动机转子电路串电阻，可以改变转速而应用于调速，也可以改变起动转矩应用于改善异步电动机的起动性能，还可以提高功率因数。（3）定子回路串电阻或电抗：一般用于鼠笼型异步电动机的降压起动，用来限制起动电流。人为特性曲线定子电路串电阻或电抗后，同步转速n1不变，最大转矩Tm和临界转差率sm都随电阻R或电抗X的增大而减小1：某三相异步电动机，PN=50kW，nN=720r/min，f=50Hz，KT=2.6，试绘出电动机的固有机械特性曲线。

解：（1）同步转速点A：（2）额定运行点B：

（3）最大转矩点C：

思考与练习

思考与练习（4）起动点D：各数据求出后，请大家依照数据和前面例题自己画图。2、漏抗大小对感应电动机的起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？答：当电源电压和频率一定时，最大转矩近似与漏抗成反比，漏抗越大，起动电流、起动转矩越小，功率因数越低。思考与练习3、三相异步电动机，△型联结，P2N=45kW，nN=1480r/min，UN=380V，

N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：1)额定电流IN2)额定转差率sN3)额定转矩TN、最大转矩Tmax、和起动转矩TN。答:1）

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动机）3）思考与练习

思考与练习3）思考与练习4、有一台四极异步电动机，额定输出功率为28kＷ，额定转速为1370转/分，过载系数λ＝2.0，求异步电动机的：①额定转矩②最大转矩③额定转差率。

答:⑴ＴN＝9550×28／1370＝195.2(牛·米)⑵Ｔmax＝λＴN＝2×195.2＝390.4(牛·米)⑶sN=(ｎ1-ｎN)/ｎ1＝(1500－1370)＝0.087

思考与练习思考与练习练习：1、三相异步电动机技术数据如下：电压220/380Ｖ，接法△/Ｙ，功率0.6kＷ，电流2.0／1.4Ａ，功率因数0.86，转速2870