电工电子技术（第3版） 课件 3.7 三相异步电动机 电磁转矩与机械特性

三相电机电磁转矩与机械特性田玉主讲老师：电工电子技术

知识目标01

1.认识三相异步电机的电磁转矩2.认识三相异步电机的机械特性3.认识三相异步电机的三个典型转矩能力目标021.会计算额定转矩2.会根据三个典型转矩的影响因素分析电机的故障3.会根据机械特性分析电机的运行状态

思政目标03学习中国电机人的奋斗精神，为科技发展做贡献学习目标K知识引入中国电机成就--永磁电机为了提升电机的功率密度，工程师发现可以把圆线改为扁形的线，因为圆线会导致相邻的三根线有间隙，而扁形的线则几乎没有间隙，就提高了电机的功率密度。但是扁线电机加工难度很大，为了解决这个难题，工程师在扁形铜线上涂了10层特殊材料，使用更先进的缠绕方式才解决了这个难题，现在全球主要的扁线加工产能基本在中国大陆，也就是说我们掌握了永磁电机最关键的两项：永磁材料和扁线加工现在在国内生产的特斯拉ModelY就换装了新的国产电机，不断价格更低了，扭矩和功率反而比大陆以外的同类电机提升近10%，这就是国产永磁电机的崛起，也让我们在这个领域整体上真正领先了世界。电磁转矩T由转子导体中的电流I2（电流的有功分量I2cos

2

）和旋转磁场每极磁通

相互作用而产生

CT——与电动机结构有关的常数

cos

2——转子电路功率因数一、三相异步电动机的电磁转矩定子

三相异步电动机结构和工作原理与变压器相似。三相异步电动机的定子绕组和转子绕组相当于变压器的一次绕组和二次绕组，它们都是彼此相互独立的电路。定子绕组外接交流电源，产生旋转磁场，旋转磁场以同步转速n1切割静止的定子绕组，产生感应电动势e1。与变压器原理相似。上式表明，旋转磁场的磁通量Φ由电源电压U1决定。当U1不变时，Φ就基本是恒定的，与电动机转轴上的机械负载无关。

定子电压：定子磁通：一、三相异步电动机的电磁转矩

转子转子感应电动势转子频率转子电流转子功率因数电动机的转子绕组相当于变压器的二次绕组，但转子绕组电路的电量的频率f2与交流电源频率f1不同，而是小于f1，这是因为旋转磁场以同步转速切割定子绕组；而以相对转速切割转子绕组61.TU12

电源电压变化时，对转矩的影响很大。2.T受转子电阻的影响(非线性）。

∵R2

、X20为常数，U1和f1一定（电源电压为额定值）

∴

T只随转差率S（转子转速n）变化。

T=f(S)—固有转矩特性

n=f(T)

—机械特性K——常数U1——定子绕组的相电压3.电动机正常工作时：一、三相异步电动机的电磁转矩二、三相异步电动机的机械特性bc段，是电动机的非稳定运行区：在bc区段内，若机械负荷增大，电机转速n2下降，随转速n2下降，电磁转矩减小，转速进一步下降，直至停转。所以电机在bc区段内不可能稳定运行

当电动机的电源电压U1保持恒定，转子电路的参数R2、X20为定值时，其转速n与电磁转矩T的关系称为机械特性。（一）稳定运行区和非稳定运行区n0TnTnabc

最大转矩

启动转矩

临界转差率ab段，是电动机的稳定运行区：在此区段内，若机械负荷增大，因阻力矩大于电磁转矩，电机转速n2下降，随转速n2下降，电磁转矩增大，当电磁转矩与阻力矩平衡时，电机以较低转速稳定运行二、三相异步电动机的机械特性

当Sm=R/X20

电磁转矩为最大转矩,最大转矩Tmax与额定转矩TN之比称为过载系数，,表示电机过载能力。一般电机过载系数在1.8-2.5之间。（二）三个典型转矩n0TnTnabc

最大转矩

启动转矩

临界转差率电动机在额定状态下运行时电磁转矩为额定转矩1.额定转矩(Nm)2.最大转矩Tmax3．起动转矩起动时，电机转速n=0,s=1代入得起动转矩

上式表示起动转矩与电源电压、转子绕组电阻成正比。提高电源电压或转子绕组电阻可提高电机起动能力，电机越易于起动，起动越迅速。起动转矩与额定转矩之比称为起动系数，表示电机起动能力。一般电机起动系数1.7～2.2之间二、三相异步电动机的机械特性

最大电磁转矩与电源电压成正比，当电源电压降低，最大电磁转矩按平方规律下降，当负载大于最大电磁转矩，电机停车，这时旋转磁场以最大相对转速切割转子绕组，转子电流、定子电流最大。如不及时切断电源容易出现“闷车”，即电机因过热而烧毁。（二）三个典型转矩

临界转差率与转子绕组电阻成正比，增大转子绕组电阻，临界转差率提高，临界转速下降，而最大电磁转矩不变，机械特性图变化如图，这时稳定运行区范围变大，调速范围大，另外起动转矩增大，起动性能好。绕线式电机外接可调电阻，转子绕组电阻大，所以其调速性能、起动性能好。nnmnm′