第7章異步電動機(jī)7.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理7.2三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性7.3三相異步電動機(jī)的銘牌7.4三相異步電動機(jī)的起動7.5三相異步電動機(jī)的調(diào)速7.6三相異步電動機(jī)的制動7.7三相異步電動機(jī)的選擇7.8單相異步電動機(jī)思考題與習(xí)題7.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

7.1.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個(gè)重要部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間由氣隙分開。圖7-1為三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7-1三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

(a)外形圖；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

1.定子定子由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和端蓋等組成。機(jī)座的主要作用是用來支撐電機(jī)各部件，因此應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，通常用鑄鐵制成。為了減少渦流和磁滯損耗，定子鐵心用0.5mm厚涂有絕緣漆的硅鋼片疊成，鐵心內(nèi)圓周上有許多均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，如圖7-2所示。

定子繞組分布在定子鐵心的槽內(nèi)，小型電動機(jī)的定子繞組通常用漆包線繞制，三相繞組在定子內(nèi)圓周空間彼此相隔120°，共有六個(gè)出線端，分別引至電動機(jī)接線盒的接線柱上。三相定子繞組可以連接成星形或三角形，如圖7-3所示。其接法根據(jù)電動機(jī)的額定電壓和三相電源電壓而定，通常三個(gè)繞組的首端分別用U1、V1、W1表示，末端分別用U2、V2、W2表示。圖7-2三相異步電動機(jī)的定子圖7-3三相定子繞組的接法(a)星形連接；(b)三角形連接

2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)子鐵心也用0.5mm厚硅鋼片沖成轉(zhuǎn)子沖片疊成圓柱形，壓裝在轉(zhuǎn)軸上。其外圍表面沖有凹槽，用以安放轉(zhuǎn)子繞組。異步電動機(jī)按轉(zhuǎn)子繞組形式不同，可分為繞線式和鼠籠式兩種。繞線式轉(zhuǎn)子的繞組和定子繞組一樣，也是三相繞組，繞組的三個(gè)末端接在一起（Y型），三個(gè)首端分別接在轉(zhuǎn)軸上三個(gè)彼此絕緣的銅制滑環(huán)上，再通過滑環(huán)上的電刷與外電路的變阻器相接，以便調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或改變電動機(jī)的起動性能，如圖7-4所示。圖7-4繞線式轉(zhuǎn)子

(a)轉(zhuǎn)子；(b)等效電路圖7-5鼠籠式轉(zhuǎn)子

(a)銅條轉(zhuǎn)子；(b)鑄鋁轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機(jī)由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)位較高，所以通常用于起動性能或調(diào)速要求高的場合。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)插入銅條，兩端再用兩個(gè)銅環(huán)焊接而成的。若把鐵心拿出來，整個(gè)轉(zhuǎn)子繞組外形很像一個(gè)鼠籠，故稱鼠籠式轉(zhuǎn)子。對于中小功率的電機(jī)，目前常用鑄鋁工藝把鼠籠式繞組及冷卻用的風(fēng)扇葉片鑄在一起，如圖7-5所示。雖然繞線式異步電動機(jī)與鼠籠式異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，但它們的工作原理是相同的。

7.1.2工作原理三相異步電動機(jī)通入三相交流電流之后，在定子繞組中將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，此旋轉(zhuǎn)磁場將在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。因此，在研究三相異步電動機(jī)的原理之前，應(yīng)首先介紹旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生及特點(diǎn)。

圖7-6三相定子繞組的分布

1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相異步電動機(jī)定子繞組是空間對稱的三相繞組，即U1-U2、V1-V2和W1-W2，空間位置相隔120°。若將它們作星形連接，如圖7-6所示，將U2、V2、W2連在一起，U1、V1、W1分別接三相對稱電源的U、V、W三個(gè)端子，就有三相對稱電流流入對應(yīng)的定子繞組，即

iU=Imsinωt

iV=Imsin(ωt-120°)

iW=Imsin(ωt+120°)

其波形如圖7-7所示。圖7-7一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場及對應(yīng)波形(a)ωt=0;(b)ωt=120°；(c)ωt=240°；(d)ωt=360°由波形圖可看出，在ωt=0時(shí)刻，iU=0;

iV為負(fù)值，說明iV的實(shí)際電流方向與參考方向相反，即從V2流入(用表示），從V1流出（用⊙表示）；iW為正值，說明實(shí)際電流方向與iW的參考方向相同，即從W1流入(用表示)，從W2流出（用⊙表示）。根據(jù)右手螺旋法則，可判斷出轉(zhuǎn)子鐵心中磁力線的方向是自上而下，相當(dāng)于定子內(nèi)部是N極在上，S極在下的一對磁極在工作，如圖7-7（a）所示。當(dāng)ωt=120°時(shí)，iU為正值，電流從U1流入(用表示)，從U2流出（用⊙表示）；iV=0；

iW為負(fù)值，電流從W2流入(用表示)，從W1流出（用⊙表示）。合成磁場如圖7-7（b)所示，從圖可以看出，合成磁場在空間上沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過了120°當(dāng)ωt=240°時(shí)，同理，合成磁場如圖7-7（c)所示，從圖可以看出，它又沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過了120°。ωt=360°時(shí)的磁場與ωt=0時(shí)刻相同，合成磁場沿順時(shí)針方向又轉(zhuǎn)過了120°，N、S磁極回到ωt=0時(shí)刻的位置，如圖7-7（d)所示。圖7-8四極電動機(jī)定子繞組的結(jié)構(gòu)分布接線圖綜上所述，當(dāng)三相交流電變化一周時(shí)，合成磁場在空間上正好轉(zhuǎn)過一周。若三相交流電不斷變化，則產(chǎn)生的合成磁場在空間不斷轉(zhuǎn)動，形成旋轉(zhuǎn)磁場。前面講的三相異步電動機(jī)定子繞組每相只有一個(gè)線圈，定子鐵心有6個(gè)槽。則在定子鐵心內(nèi)相當(dāng)于有一對N、S磁極在旋轉(zhuǎn)。若把定子鐵心的槽數(shù)增加為12個(gè)，即每相繞組由兩個(gè)串聯(lián)的線圈構(gòu)成，相當(dāng)于把圖7-6中的空間360°分布6槽的三相繞組壓縮在180°的空間中，顯然每個(gè)線圈在空間中相隔不再是120°，而是60°，如圖7-8所示。若在U1、V1、W1三端通三相交流電，同理，在定子鐵心內(nèi)可形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，如圖7-9所示。從圖7-9可以看出，在兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場中，電流每交變一周，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)半周。圖7-9四極電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(a)ωt=0;(b)ωt=120°;(c)ωt=240°;(d)ωt=360°

2.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場電流每交變一次，磁場就旋轉(zhuǎn)一周。設(shè)電源的頻率為f1，即電流每秒鐘變化f1次，磁場每秒鐘轉(zhuǎn)f1圈，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1=f1(r/s)，習(xí)慣上用每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表達(dá)轉(zhuǎn)速，即n1=60f1(r/min)。兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，電流每變化f1次，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)f1/2圈，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n1=60f1/2(r/min)。以此類推，p對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，電流每交變一次，磁場就在空間轉(zhuǎn)過1/p周，因此，轉(zhuǎn)速應(yīng)為

(7-1)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1也稱為同步轉(zhuǎn)速，由式（7-1）可知，它取決于電源頻率和旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。我國的工頻為50Hz，因此，同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)的關(guān)系如表7-1所示。表7-1同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)對照表磁極對數(shù)p12345同步轉(zhuǎn)速n1/(r/min)300015001000750600旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向是由通入定子繞組的三相電源的相序決定的。由圖7-6可知，定子繞組中電流的相序按順序U—V—W排列，旋轉(zhuǎn)磁場按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。如果將三相電源中的任意兩相對調(diào)，例如V和W兩相互換，則定子繞組中的電流相序?yàn)閁—W—V，應(yīng)用前面講的分析方法，旋轉(zhuǎn)磁場的方向也相應(yīng)地改變?yōu)槟鏁r(shí)針方向。

3.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動原理圖7-10為三相異步電動機(jī)工作原理示意圖。為簡單起見，圖中用一對磁極來進(jìn)行分析。三相定子繞組中通入交流電后，便在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將作切割磁力線的運(yùn)動而在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的方向可根據(jù)右手螺旋法則來判斷。由于轉(zhuǎn)子本身為一閉合電路，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱為轉(zhuǎn)子電流，電流方向與電動勢的方向一致，即上面流出，下面流進(jìn)。圖7-10三相異步電動機(jī)工作原理圖轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力的作用，其方向可由左手定則來判斷，上面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向右的力的作用，下面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向左的力的作用。電磁力對轉(zhuǎn)子的作用稱為電磁轉(zhuǎn)矩。在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子就沿著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動起來，顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動方向一致。雖然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動方向一致，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n永遠(yuǎn)達(dá)不到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1，即n＜n1。這是因?yàn)?，若轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速的話，則轉(zhuǎn)子與磁場間不存在相對運(yùn)動，即轉(zhuǎn)子繞組不切割磁力線，轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩都將為零，轉(zhuǎn)子根本轉(zhuǎn)動不起來，因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速。正是由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速間存在一定的差值，故將這種電動機(jī)稱為異步電動機(jī)。又因?yàn)楫惒诫妱訖C(jī)是以電磁感應(yīng)原理為工作基礎(chǔ)的，所以異步電動機(jī)又稱為感應(yīng)電動機(jī)。為了更清楚地分析異步電動機(jī)的工作過程，需要引入轉(zhuǎn)差率s這個(gè)參數(shù)：(7-2)轉(zhuǎn)差率是用來表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之差的相對程度的一個(gè)物理量，其中n1-n為轉(zhuǎn)速差。當(dāng)定子繞組接通電源的瞬間，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，此時(shí)s=1，轉(zhuǎn)差率最大；穩(wěn)定運(yùn)行以后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n比較接近同步轉(zhuǎn)速n1，此時(shí)s很小，額定轉(zhuǎn)差率約為0.01~0.08左右；空載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以很接近同步轉(zhuǎn)速，即s≈0，但s=0的情況在實(shí)際運(yùn)行時(shí)是不存在的。［例7-1］

一臺三相異步電動機(jī)，其極對數(shù)是2，電源頻率為工頻，若轉(zhuǎn)差率s=0.02，該電機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少？

［解］

首先求同步轉(zhuǎn)速因?yàn)樗?/p>

n=n1(1-s)=1500×(1-0.02)=1470r/min7.2三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性由異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)可知，異步電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子是兩個(gè)相互獨(dú)立的電路，它們之間沒有電的直接聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系。這與變壓器非常相似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的副邊,因此，電動機(jī)的運(yùn)行情況可以用與變壓器相似的方法進(jìn)行分析。下面首先介紹一些與異步電動機(jī)相關(guān)的參數(shù)。

1.定子電路的電動勢當(dāng)異步電動機(jī)的定子繞組接通三相電源后，定子繞組因切割磁力線而感應(yīng)電動勢，其有效值為

E1=4.44f1K1N1Φ

(7-3)

式中,f1為三相電源頻率；K1為定子繞組系數(shù)，與定子繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)，略小于1；N1為定子每相繞組的匝數(shù)；Φ為旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通，通常指忽略漏磁后每極主磁通的最大值Φm。

在忽略定子繞組本身的阻抗壓降及漏磁通之后，可認(rèn)為感應(yīng)電動勢與外加電壓的有效值近似相等，即U1≈E1，因此有（7-4）上式說明旋轉(zhuǎn)磁場的磁通量與外加電壓的有效值成正比，若外加電壓不變，則每極主磁通的最大值為一定值。

2.轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢E2

當(dāng)電動機(jī)起動時(shí)，轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1。此時(shí)轉(zhuǎn)子不動，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的副邊，其感應(yīng)電動勢可用式（7-4）來求得

E20=4.44f20K2N2Φ=4.44f1K2N2Φ

(7-5)

式中,K2為轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)，與轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)，略小于1；f20為起動時(shí)轉(zhuǎn)子繞阻的頻率，與定子頻率f1相等。當(dāng)電機(jī)起動并以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速差(n1-n)=sn1不斷減小，旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度下降了s倍，此時(shí)的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電頻率比轉(zhuǎn)子靜止的情況下減慢，應(yīng)為（7-6）故轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢為

E2=4.44f2K2N2Φ=4.44sf1K2N2Φ=sE20

(7-7)

由于轉(zhuǎn)差率小于1，所以轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢在起動時(shí)E20值最大。當(dāng)電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行以后，轉(zhuǎn)差率s很小，轉(zhuǎn)子頻率f2很低，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E2也就很低。

3.轉(zhuǎn)子電流I2

轉(zhuǎn)子繞組的阻抗Z2=R2+jX2，其中R2是轉(zhuǎn)子繞組本身的電阻，固定不變；X2卻和頻率f2有關(guān)，即

X2=2πf2L2=2πsf1L2=sX20

(7-8)

式中，L2為轉(zhuǎn)子繞組電感值；X20為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的感抗。轉(zhuǎn)子電流為

(7-9)式（7-9）說明轉(zhuǎn)子電流I2與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，轉(zhuǎn)子電流I2隨轉(zhuǎn)差率s的增大而增加。由于轉(zhuǎn)子電路中有感抗存在，所以電流I2比感應(yīng)電動勢E2要滯后相位角φ2，轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為式(7-10)表明，cosφ2隨s的增大而減小。當(dāng)轉(zhuǎn)子不動時(shí)，功率因數(shù)最低。

4. 定子電流I1

定子電流和轉(zhuǎn)子電流之間的關(guān)系與變壓器相似，即（7-11）則式中Ki為異步電動機(jī)的電流變換系數(shù)，與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)有關(guān)。式(7-11)說明，定子電流隨轉(zhuǎn)子電流的變化而變化。當(dāng)電動機(jī)起動時(shí)，n=0，s=1，相當(dāng)于變壓器副邊短路，所以電流I1、I2都很大。此時(shí)定子電流I1為異步電動機(jī)的起動電流，約為額定電流的5~7倍。當(dāng)電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，s≈0，轉(zhuǎn)子電流I2很小，定子電流I1也很小，由于電動機(jī)定子、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，磁阻很大，電動機(jī)的空載定子電流比變壓器的空載電流要大得多，一般約為額定電流的20%～40%。當(dāng)電動機(jī)加上負(fù)載后，電動機(jī)要減速，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)子電流I2也增大，定子電流I1隨之增大。

7.2.1電磁轉(zhuǎn)矩前面講過，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生的，可以推導(dǎo)證明電磁轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的有功分量和旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通成正比，即

T=CTΦI2cosφ2(7-12)

式中，CT為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，與電動機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)；Φ為旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通，單位為Wb；電流的單位為A，所以電磁轉(zhuǎn)矩的單位為N·m。旋轉(zhuǎn)磁場的磁通Φ可通過式(7-3)求得轉(zhuǎn)子電流I2可由式（7-9）和式（7-5）求得將上兩式及式(7-10)代入式（7-12），可得（7-13）圖7-11三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性式中C是與電動機(jī)結(jié)構(gòu)和電源頻率有關(guān)的常數(shù)，轉(zhuǎn)子每相的電阻和靜止時(shí)的感抗通常也是常數(shù)。因此，當(dāng)電源電壓一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)差率的函數(shù)，即T=f（s），其曲線稱為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線，如圖7-11所示。從三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線可以看出，當(dāng)電動機(jī)起動時(shí)，s=1，對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為起動轉(zhuǎn)矩。隨著電動機(jī)的轉(zhuǎn)速加大，轉(zhuǎn)差率不斷減小，電磁轉(zhuǎn)矩不斷上升，但電磁轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值后，隨轉(zhuǎn)差率的減小，電磁轉(zhuǎn)矩也減小。當(dāng)轉(zhuǎn)差率為零時(shí)，轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)矩等于零，這是一種理想情況。最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為臨界轉(zhuǎn)差率sm。

7.2.2機(jī)械特性為了更清楚地說明轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，一般用n=f(T)曲線來描述異步電動機(jī)的機(jī)械特性。根據(jù)式（7-13）和式（7-2）可畫出n=f(T)機(jī)械特性曲線，如圖7-12所示。與圖7-11比較可以看出，圖7-12是在圖7-11的基礎(chǔ)上把轉(zhuǎn)差率換成了轉(zhuǎn)速，并把坐標(biāo)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了90°。它直接反映了電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。圖中的Tst為電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩，TN為額定轉(zhuǎn)矩，nN為額定轉(zhuǎn)速。

1.穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)由圖7-12可知，以臨界轉(zhuǎn)差率sm對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速nm為界，曲線分為兩個(gè)不同特征的區(qū)域。上邊為穩(wěn)定區(qū)，下邊為不穩(wěn)定區(qū)。在穩(wěn)定區(qū)（nm＜n＜n1），電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持平衡，因此電動機(jī)勻速運(yùn)行。若負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化，則電磁轉(zhuǎn)矩自動調(diào)整，最后達(dá)到新的平衡狀態(tài)使電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。例如，圖7-13所示是一個(gè)自適應(yīng)過程的曲線圖，設(shè)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為Ta時(shí)，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于a點(diǎn)，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩也等于Ta，

轉(zhuǎn)速為na；若負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變?yōu)門b，由于慣性，速度不能突變，負(fù)載改變后的最初的電磁轉(zhuǎn)矩仍為Ta，則由于T＞TL，電機(jī)加速，工作點(diǎn)上移，電磁轉(zhuǎn)矩減小，直到過渡過程到達(dá)b點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩等于Tb，轉(zhuǎn)速不再上升，電機(jī)便運(yùn)行于b點(diǎn)，電機(jī)在新的轉(zhuǎn)速下開始穩(wěn)定運(yùn)行，完成一次自適應(yīng)調(diào)節(jié)過程。同理，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，其過程相反，電機(jī)也可以自動調(diào)節(jié)達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。圖7-12三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性圖7-13自適應(yīng)過程曲線圖在不穩(wěn)定區(qū)(0＜n＜nm)，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的電機(jī)在任意點(diǎn)上均無法穩(wěn)定運(yùn)行，因?yàn)槿绻?fù)載有所增加，電磁轉(zhuǎn)矩會立即小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)速急劇下降，又進(jìn)一步使電磁轉(zhuǎn)矩變小，即轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，造成電機(jī)停轉(zhuǎn)（堵轉(zhuǎn)）；而假如負(fù)載減少，電機(jī)會因電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩而升速，升速繼續(xù)造成電磁轉(zhuǎn)矩增大，進(jìn)一步升速的結(jié)果是使電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定工作區(qū)。從圖7-13可以看出，電動機(jī)在穩(wěn)定區(qū)的轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩的變化較小，曲線較平穩(wěn)。該段曲線越平穩(wěn)，則負(fù)載變化對穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的影響越小，這種機(jī)械特征稱為硬特性。

2.三個(gè)重要的轉(zhuǎn)矩（1）額定轉(zhuǎn)矩TN。額定轉(zhuǎn)矩是指電動機(jī)在額定負(fù)載的情況下，其軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。由于電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，所以可以用額定電磁轉(zhuǎn)矩來表示額定輸出轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩可以通過電機(jī)銘牌上的額定功率和額定轉(zhuǎn)速求得，由

P2=TΩ

得（7-14）式中,Ω為電機(jī)的角速度，單位為rad/s；P2為額定輸出功率，單位為kW，

nN的單位為r/min，則T的單位為N·m。為了保證電機(jī)在運(yùn)行時(shí)安全可靠，不輕易停車，應(yīng)使電機(jī)的帶負(fù)載能力留有一定的余量，所以額定轉(zhuǎn)矩一般只能為最大轉(zhuǎn)矩的一半左右。

(2)最大轉(zhuǎn)矩Tm。最大轉(zhuǎn)矩是指電動機(jī)所能提供的極限轉(zhuǎn)矩，它是對應(yīng)于臨界轉(zhuǎn)差率的臨界轉(zhuǎn)矩，可用數(shù)學(xué)方法求得。對式（7-13）求s的導(dǎo)數(shù)，令其等于零，即則（7-15）將上式代入式（7-13），可得（7-16）前面說過，最大轉(zhuǎn)矩是穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)的分界點(diǎn)，故電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)不能下滑超過此點(diǎn)，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)（堵轉(zhuǎn)）。電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流很大，一般可達(dá)額定電流的4~7倍，將造成電機(jī)的溫度升高超過允許值，若不立即采取措施，就會燒毀電機(jī)。因此，電機(jī)在運(yùn)行中應(yīng)避免出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，一旦出現(xiàn)，立即切斷電源并卸掉過多負(fù)載。通常用最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比來描述電機(jī)的過載情況，這個(gè)比值稱為過載系數(shù)，用λ表示，即過載系數(shù)是衡量電機(jī)短時(shí)過載能力和穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)，通常在1.8～2.2之間。（3）起動轉(zhuǎn)矩Tst。起動轉(zhuǎn)矩是指電動機(jī)剛接通電源以后，電機(jī)尚未轉(zhuǎn)動起來，即轉(zhuǎn)速為0時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩對應(yīng)圖7-12中的n=0時(shí)的轉(zhuǎn)矩Tst，即（7-17）從圖7-12可以看出，起動轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩，它決定了該電機(jī)的起動能力。只要電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)就可加速，沿機(jī)械特性曲線上升，越過最大轉(zhuǎn)矩到達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。顯然，起動轉(zhuǎn)矩越大，電機(jī)的起動能力就越強(qiáng)，起動所需的時(shí)間也就越短。反之，若起動轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電機(jī)不能起動。異步電動機(jī)的起動能力用起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值來表示，即起動能力=一般鼠籠式異步電動機(jī)的起動能力較差，在0.8～2.2之間，所以有時(shí)采用輕載起動。繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子可以通過滑環(huán)外接的電阻器來調(diào)節(jié)起動能力。起動能力也是選用電機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。

［例7-2］

已知兩臺異步電動機(jī)額定功率都是10kW，但轉(zhuǎn)速不同。其中n1N=2930r/min，n2N=1450r/min，如果過載系數(shù)都是2.2，求它們的額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。

［解］

根據(jù)式（7-14）可知第一臺電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩為第二臺電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩為

3.電源電壓對機(jī)械特性的影響由式（7-16）和式（7-17）可以看出，最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，因此，電源電壓的波動對機(jī)械特性的影響極大，而臨界轉(zhuǎn)差率卻與電源電壓無關(guān)，即臨界轉(zhuǎn)速與電源電壓也無關(guān)。因此，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，Tm、

Tst增大，nm不變，機(jī)械特性曲線右移，如圖7-14所示?？梢?，電源電壓增大時(shí)，機(jī)械特性曲線變硬。為了保證電動機(jī)的安全運(yùn)行，要求電源電壓的波動不超過規(guī)定電壓的5%。圖7-14電源電壓對機(jī)械特性的影響圖7-15轉(zhuǎn)子電阻對機(jī)械特性的影響

4.轉(zhuǎn)子電阻對機(jī)械特性的影響轉(zhuǎn)子電阻的改變會影響電動機(jī)的臨界轉(zhuǎn)差率和起動轉(zhuǎn)矩，而最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，其中sm與R2成正比。因此，當(dāng)R2增大時(shí)，sm也增大，nm降低，Tm保持不變，機(jī)械特性曲線下移，如圖7-15所示?？梢姡D(zhuǎn)子電阻增大時(shí)，機(jī)械特性曲線變軟。當(dāng)R2=X2時(shí)，sm=1，這時(shí)起動轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩，達(dá)最大值。利用轉(zhuǎn)子電阻增大，起動轉(zhuǎn)矩也增大的特性，可以在電動機(jī)起動時(shí)增加轉(zhuǎn)子電阻，以提高起動轉(zhuǎn)矩。繞線式異步電動機(jī)就是利用這一原理進(jìn)行起動的。

7.2.3運(yùn)行特性

異步電動機(jī)在不同的負(fù)載下工作時(shí)，它的運(yùn)行特性如圖7-16所示。在電源電壓及頻率不變的情況下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、定子電流、定子電路的功率因數(shù)和電動機(jī)的效率與電動機(jī)輸出功率之間的關(guān)系稱為異步電動機(jī)的工作特性。這里僅介紹

I1=f(P2)、

cosφ1=f(P2)和η=f(P2)三條曲線。圖7-16三相異步電動機(jī)的工作特性曲線

1.

定子電流工作特性曲線I1=f(P2)

異步電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速最接近同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)轉(zhuǎn)子電流很小，約為零，定子電流為勵(lì)磁電流I10(空載電流)。當(dāng)電動機(jī)加上負(fù)載后，隨輸出功率P2的增加，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流也隨之增大?？蛰d電流約為額定電流的20%～40%。

2.

功率因數(shù)工作特性曲線cosφ1=f（P2）異步電動機(jī)的定子功率因數(shù)空載時(shí)很低，通常只有0.2～0.3，額定運(yùn)行時(shí)約為0.7～0.9。因此，選用電動機(jī)的容量時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況正確選用，使其盡量在功率因數(shù)較高的情況下運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能的目的。

3.

效率工作特性曲線η=f（P2）電動機(jī)的效率η是指輸出功率P2與輸入功率P1的比值，即式中Pm為電動機(jī)的機(jī)械損耗。當(dāng)電動機(jī)的輸出功率增大時(shí)，鐵損、機(jī)械損耗都為常數(shù)，開始時(shí)銅損很小，效率增大很快；后來因銅損增加速度較快，所以效率開始減小。從圖7-16可以看出，效率最大出現(xiàn)在額定功率的80%左右。因此在選擇電動機(jī)時(shí)，應(yīng)充分估計(jì)負(fù)載的情況，盡量讓電動機(jī)在額定負(fù)載或接近額定負(fù)載的狀態(tài)下運(yùn)行。7.3三相異步電動機(jī)的銘牌每臺異步電動機(jī)的外殼上都有一塊銘牌，上面標(biāo)示著這臺電動機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，使使用者正確選用和維護(hù)電機(jī)。表7-2為某一臺異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)。表7-2異步電動機(jī)的銘牌三相異步電動機(jī)型號Y100L1—4

接法△/Y

功率2.2kW

工作方式S1

電壓220/380V

絕緣等級B電流8.6/5A

溫升70℃轉(zhuǎn)速1430r/min

重量34kg頻率50Hz

編號

××電機(jī)廠出廠日期

1.型號型號表示電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、機(jī)座號和極數(shù)。例如Y100L1—4中，Y表示鼠籠式異步電動機(jī)（YR表示繞線式異步電動機(jī)）；100表示機(jī)座中心高為100mm；L表示長機(jī)座(S表示短機(jī)座，M表示中機(jī)座)；1為鐵心長度代號；4表示4極電動機(jī)。

2.額定電壓UN

額定電壓是電動機(jī)定子繞組應(yīng)加線電壓的額定值，有些異步電動機(jī)銘牌上標(biāo)有220/380V，相應(yīng)的接法為△/Y。它說明當(dāng)電源線電壓為220V時(shí)，電動機(jī)定子繞組應(yīng)接成△型；當(dāng)電源線電壓為380V時(shí)，應(yīng)接成Y型。

3.額定電流IN

額定電流是指電動機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組的線電流。

4.額定轉(zhuǎn)速nN

額定轉(zhuǎn)速是指電動機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。

5.額定頻率fN

額定頻率是指電動機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的交流電源的頻率，我國工頻為50Hz。

6.工作方式工作方式是指電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)發(fā)熱條件可分為三種：S1表示連續(xù)工作方式，允許電機(jī)在額定負(fù)載下連續(xù)長期運(yùn)行；S2表示短時(shí)工作方式，在額定負(fù)載下只能在規(guī)定時(shí)間短時(shí)運(yùn)行；S3表示斷續(xù)工作方式，可在額定負(fù)載下按規(guī)定周期性重復(fù)短時(shí)運(yùn)行。

7. 絕緣等級絕緣等級是由電動機(jī)所用的絕緣材料決定的。按耐熱程度不同，將電動機(jī)的絕緣等級分為A、E、B、F、H、C等幾個(gè)等級，它們允許的最高溫度如表7-3所示。表7-3電動機(jī)的絕緣等級絕緣等級AEBFHC最高允許溫度105°120°130°155°180°＞180°

8.溫升溫升是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，電動機(jī)各部分允許超出的最高溫度。通常規(guī)定的環(huán)境溫度是40℃，如果電機(jī)銘牌上的溫升為70℃，則允許電機(jī)的最高溫度可以是40+70=110℃。顯然,電動機(jī)的溫升取決于電機(jī)的絕緣材料的等級。電機(jī)在工作時(shí)，所有的損耗都會使電機(jī)發(fā)熱，溫度上升。在正常的額定負(fù)載范圍內(nèi)，電動機(jī)的溫度是不會超出允許溫升的，絕緣材料可保證電機(jī)在一定期限內(nèi)可靠工作。如果超載，尤其是故障運(yùn)行，則電機(jī)的溫升超過允許值，電機(jī)的壽命將受到很大的影響。在選用電機(jī)時(shí)，除了要看電機(jī)上的銘牌數(shù)據(jù)外，還要了解電機(jī)的其他技術(shù)數(shù)據(jù)，通常可在產(chǎn)品資料中查到，表7-4給出一例。表7-4異步電動機(jī)Y160M—4的技術(shù)數(shù)據(jù)電動機(jī)型號額定功率／kW

滿載起動

電流起動

轉(zhuǎn)矩最大

轉(zhuǎn)矩

Y160M

一4

l電流／A轉(zhuǎn)速／(r／min)效率／％功率因數(shù)額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩

22．5

1460

88．5

0．84

7．0

2．2

2．2

［例7-3］

一臺三相異步電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=7.5kW，UN=380V，Y接法，nN=1440r/min，ηN=87.5%，

cosφ=0.85，

Ist/IN=7.0，起動能力=2.2，λ=2.2。試求：（1）額定電流IN；（2）額定轉(zhuǎn)差率sN；（3）起動電流Ist；（4）額定轉(zhuǎn)矩TN；（5）最大轉(zhuǎn)矩Tm；（6）起動轉(zhuǎn)矩Tst。

［解］

（1）電動機(jī)的輸入功率為額定電流（2）因nN=1440r/min，可知電動機(jī)的n1=1500r/min，極對數(shù)p=2，則額定轉(zhuǎn)差率為（3）因Ist/IN=7.0，則起動電流為

Ist=7.0IN=7×15.4=107.8A（4）額定轉(zhuǎn)矩（5）起動轉(zhuǎn)矩

Tst=2.2×TN=2.2×49.7=109.3N·m

（6）最大轉(zhuǎn)矩

Tm=λTN=2.2×49.7=109.3N·m

7.4三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)接通電源，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運(yùn)行的過程稱為電動機(jī)的起動過程。電動機(jī)在實(shí)際使用時(shí)，因?yàn)橐?jīng)常起動和停車，所以電動機(jī)的起動問題是一個(gè)非常重要的問題。對電動機(jī)起動的要求，一般從以下幾個(gè)方面來考慮：（1）

起動電流應(yīng)盡可能小,Ist≤（4～7）IN。（2）

起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)盡可能大，Tst≥(1.1～1.2)TL。（3）

起動的時(shí)間應(yīng)盡可能短。（4）

轉(zhuǎn)速的提升應(yīng)盡可能平穩(wěn)。（5）

起動方法應(yīng)方便、可靠，起動設(shè)備應(yīng)簡單、經(jīng)濟(jì)，易維護(hù)修理。

前三項(xiàng)較為重要。異步電動機(jī)剛接通電源瞬間，轉(zhuǎn)速為零，旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差很大，因此轉(zhuǎn)子電流非常大，相應(yīng)定子電流也很大，我們把這時(shí)的定子電流稱為起動電流。由于起動過程非常短，一般為幾秒到幾十秒，且隨著轉(zhuǎn)速的上升，起動電流不斷減小，所以如果不是頻繁起動，起動電流造成的電機(jī)發(fā)熱問題并不大，對電機(jī)的正常運(yùn)行沒有影響。但大的起動電流會引起電源電壓的下降，影響接在同一電源上的其他設(shè)備的正常工作，比如使日光燈變暗、電機(jī)堵轉(zhuǎn)甚至停轉(zhuǎn)等。為解決起動電流造成的不良影響，對容量較大的電機(jī)應(yīng)采取一定的起動方法。鼠籠型異步電動機(jī)的起動方法有直接起動和降壓起動兩種。

7.4.1直接起動直接起動又稱為全壓起動，起動時(shí)，將電機(jī)的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動。直接起動最簡單，不需附加的起動設(shè)備，起動時(shí)間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動。但這種起動方法起動電流大，一般只允許小功率的異步電動機(jī)（PN≤7.5kW）進(jìn)行直接起動；對大功率的異步電動機(jī)，應(yīng)采取降壓起動，以限制起動電流。

7.4.2降壓起動通過起動設(shè)備將電機(jī)的額定電壓降低后加到電機(jī)的定子繞組上，以限制電機(jī)的起動電流，待電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，再使定子繞組承受全壓，從而使電機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行，這種起動方法稱為降壓起動。前面講過，起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以當(dāng)定子端電壓下降時(shí)，起動轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動適用于起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如果電機(jī)必須采用降壓起動，則應(yīng)輕載或空載起動。常用的降壓起動方法有下面三種。

1.Y-△降壓起動這種起動方法適用于電動機(jī)正常運(yùn)行時(shí)接法為三角形的異步電動機(jī)。電機(jī)起動時(shí)，定子繞組接成星形，起動完畢后，電動機(jī)切換為三角形。圖7-17Y-△降壓起動控制線路圖7-17是一個(gè)Y-△降壓起動控制線路，起動時(shí)，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機(jī)星形起動，定子繞組由于采用了星形結(jié)構(gòu)，其每相繞阻上承受的電壓比正常接法時(shí)下降了。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，控制電路再控制KM1閉合，于是定子繞組換成三角形接法，電機(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)行。定子繞組每相阻抗為

|Z|

，電源電壓為U1，則采用△連接直接起動時(shí)的線電流為采用Y連接降壓起動時(shí)，每相繞組的線電流為則（7-19）由式（7-19）可以看出，采用Y-△降壓起動時(shí)，起動電流比直接起動時(shí)下降了1/3。電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，由于電源電壓下降了

，所以起動轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。以上分析表明，這種起動方法確實(shí)使電動機(jī)的起動電流減小了，但起動轉(zhuǎn)矩也下降了，因此，這種起動方法是以犧牲起動轉(zhuǎn)矩來減小起動電流的，只適用于允許輕載或空載起動的場合。圖7-18自耦變壓器降壓起動控制線路

2.自耦變壓器降壓起動

這種起動方法是指起動時(shí)，定子繞組接三相自耦變壓器的低壓輸出端，起動完畢后，切掉自耦變壓器并將定子繞組直接接上三相交流電源，使電動機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。圖7-18為自耦變壓器的降壓起動線路，自耦變壓器的原邊接電源電壓，副邊接接觸器KM1。起動時(shí)，電源開關(guān)閉合，先通過控制電路使得KM1閉合，接通自耦變壓器的副邊，則定子繞組所加電壓低于額定電壓，電機(jī)開始起動。當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到一定速度時(shí)，KM1斷開,KM2閉合，切除自耦變壓器，電機(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)行。自耦降壓起動時(shí)，定子繞阻所加電壓下降為額定電壓的1/K（K為自耦變壓器的變比），起動電流也下降了1/K，起動轉(zhuǎn)矩則下降為直接起動時(shí)的1/K2。自耦變壓器體積大，而且成本高，所以這種起動方法適用于容量較大的或正常運(yùn)行繞組接法為Y形，不能采用Y-△方法起動的三相異步電動機(jī)。起動用的自耦變壓器又叫做起動補(bǔ)償器，通常每相有三個(gè)抽頭，供用戶選擇不同等級的輸出電壓，分別為原輸出電壓的55%、64%、73%，可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行選擇。

3.轉(zhuǎn)子串電阻降壓起動在分析轉(zhuǎn)子電阻R2對機(jī)械特性的影響時(shí)已經(jīng)知道，轉(zhuǎn)子電阻增大不但會減小轉(zhuǎn)子電流，從而減小定子電流（起動電流），而且可以提高電磁轉(zhuǎn)矩（起動轉(zhuǎn)矩），顯然這種起動方式可以滿足起動的兩方面要求，應(yīng)該廣泛使用。但由于鼠籠式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻是固定的，不能改變，所以鼠籠式電機(jī)不能采用此種起動方法。繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子從各相滑環(huán)處可外接變阻器，可以很方便地改變轉(zhuǎn)子電阻來改善電機(jī)的起動性能，所以繞線式電機(jī)都采用此種起動方案。圖7-19為轉(zhuǎn)子串電阻的起動電路圖，起動時(shí)，將變阻器調(diào)到最大，電源開關(guān)閉合，轉(zhuǎn)子串電阻開始起動運(yùn)行。隨著轉(zhuǎn)速的上升，不斷減小轉(zhuǎn)子電阻，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，短接轉(zhuǎn)子電阻，使電動機(jī)正常運(yùn)行。圖7-19轉(zhuǎn)子串電阻起動控制線路圖

繞線式電機(jī)還可以采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器進(jìn)行起動，這種起動方式不需切除頻敏變阻器，因?yàn)轭l敏變阻器本身具有阻值隨轉(zhuǎn)子頻率變化的特性。起動時(shí)，因轉(zhuǎn)子感應(yīng)電的頻率最高，所以頻敏變阻器的電阻最大；隨轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)子頻率下降，頻敏變阻器的阻值也下降；電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率非常低，故頻敏變阻器的阻值非常小，不會影響電機(jī)的正常運(yùn)行。

［例7-4］

已知一臺鼠籠異步電動機(jī)，PN=75kW，△連接運(yùn)行，UN=420V，IN=126A，

cosφN=0.88，

nN=1480r/min，

Tst/TN=1.9，

Ist/IN=5.0，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=100N·m，現(xiàn)要求電動機(jī)起動時(shí)Tst≥1.1TL，

Ist＜240A，問：（1）

電動機(jī)能否直接起動？（2）

電動機(jī)能否采用Y-△起動？（3）

若采用三個(gè)抽頭的自耦變壓器起動，則應(yīng)用50%、60%、80%中的哪個(gè)抽頭？

［解］

（1）一般來說，7.5kW以上的電動機(jī)不能采用直接起動法，也可以進(jìn)行以下計(jì)算。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩直接起動時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩

Tst=1.9×TN=1.9×483.95=919.5N·m

又1.1TL=1.1×100=110N·m

因Tst＞1.1TL,故直接起動電流

Ist=5IN=5×126=630A

遠(yuǎn)大于本題要求的240A。因此，本題的起動轉(zhuǎn)矩雖然滿足要求，但起動電流卻大于供電系統(tǒng)要求的最大電流，不能采用直接起動。（2）采用Y-△起動方式，則起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)為起動電流起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都滿足要求，故可以采用Y-△起動。（3）采用自耦降壓起動，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩分別為50%抽頭：

Tst1=(0.5)2×Tst=(0.5)2×919.5=229.88N·mIst1=(0.5)2×Ist=(0.5)2×630=157.5A

60%抽頭：

Tst2=(0.6)2×Tst=331.02N·mIst2=(0.6)2×Ist=226.8A

80%抽頭：

Tst3=(0.8)2×Tst=588.48N·mIst3=(0.8)2×Ist=403.2A

從以上結(jié)果可以看出，80%抽頭的起動電流大于起動要求，60%抽頭的起動電流較大，選用50%的抽頭較為合適。7.5三相異步電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速是指在同一負(fù)載下人為改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。由前面所學(xué)可知，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為（7-20）因此，要改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，有三種方式：變頻調(diào)速、變極調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。

7.5.1變頻調(diào)速變頻調(diào)速是指通過改變電源的頻率從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。它采用一套專用的變頻器來改變電源的頻率以實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。變頻器本身價(jià)格較貴，但它可以在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較平滑的無極調(diào)速，且具有硬的機(jī)械特性，是一種較理想的調(diào)速方法。近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)采用這種方式進(jìn)行調(diào)速越來越普遍。

7.5.2變極調(diào)速變極調(diào)速是指通過改變異步電動機(jī)定子繞組的接線以改變電動機(jī)的極對數(shù)從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法。由式（7-20）可知，改變電動機(jī)的磁極對數(shù)，可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。但由電動機(jī)的工作原理可知，電動機(jī)的磁極對數(shù)總是成倍增長的，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)速也就階段性上升，無法實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。鼠籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的極數(shù)能自動與定子繞組的極數(shù)相適應(yīng)，所以一般鼠籠式異步電動機(jī)采用這種方法調(diào)速。異步電動機(jī)可以通過改變電動機(jī)的定子繞組接法來實(shí)現(xiàn)變極調(diào)速，也可以通過在定子上安裝不同的定子繞組來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這種能改變定子磁極對數(shù)的電動機(jī)又稱為多速電動機(jī)。圖7-20所示為一個(gè)4/2極雙速電機(jī)的定子繞組接法及對應(yīng)的單相磁場分布示意圖。電動機(jī)每相有兩個(gè)線圈，如果把兩兩線圈并聯(lián)起來，接成雙Y形，則合成磁場為一對磁極。如果將兩兩線圈串聯(lián)起來，接成△形，則合成磁場為兩對磁極。這兩種接法下電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速差一倍。圖7-20變極調(diào)速（a）△形接法；（b）雙Y形接法變極調(diào)速方式轉(zhuǎn)速的平滑性差，但它經(jīng)濟(jì)、簡單，且機(jī)械特性硬，穩(wěn)定性好，所以許多工廠的生產(chǎn)機(jī)械一般采用這種方法和機(jī)械調(diào)速協(xié)調(diào)進(jìn)行調(diào)速。

7.5.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速在繞線式異步電動機(jī)中，可以通過改變轉(zhuǎn)子電阻來改變轉(zhuǎn)差率，從而改變電機(jī)的速度。如圖7-21所示，設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL不變，轉(zhuǎn)子電阻R2增大，電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)速下降，工作點(diǎn)下移，機(jī)械特性變軟。當(dāng)平滑調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，但調(diào)速范圍較小，且要消耗電能，一般用于起重設(shè)備上。圖7-21變轉(zhuǎn)差率調(diào)速7.6三相異步電動機(jī)的制動三相異步電動機(jī)脫離電源之后，由于慣性，電動機(jī)要經(jīng)過一定的時(shí)間后才會慢慢停下來,但有些生產(chǎn)機(jī)械要求能迅速而準(zhǔn)確地停車，那么就要求對電動機(jī)進(jìn)行制動控制。電動機(jī)的制動方法可以分為兩大類：機(jī)械制動和電氣制動。機(jī)械制動一般利用電磁抱閘的方法來實(shí)現(xiàn)；電氣制動一般有能耗制動、反接制動和回饋發(fā)電制動三種方法。圖7-22能耗制動示意圖(a)接線圖；(b)原理示意圖正常運(yùn)行時(shí)，將QS閉合，電動機(jī)接三相交流電源起動運(yùn)行。制動時(shí)，將QS斷開，切斷交流電源的連接，并將直流電源引入電機(jī)的V、W兩相，在電機(jī)內(nèi)部形成固定的磁場。電動機(jī)由于慣性仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子繞阻作切割磁力線的運(yùn)動，依據(jù)右手螺旋法則，轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，如圖7-22所示。又根據(jù)左手定則可以判斷，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子將受到一個(gè)與其運(yùn)動方向相反的電磁力的作用，由于該力矩與運(yùn)動方向相反，稱為制動力矩，該力矩使得電動機(jī)很快停轉(zhuǎn)。制動過程中，電動機(jī)的動能全部轉(zhuǎn)化成電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，會引起電機(jī)發(fā)熱，所以一般需要在制動回路串聯(lián)一個(gè)大電阻，以減小制動電流。這種制動方法的特點(diǎn)是制動平穩(wěn)，沖擊小，耗能小，但需要直流電源，且制動時(shí)間較長，一般多用于起重提升設(shè)備及機(jī)床等生產(chǎn)機(jī)械中。

7.6.2反接制動反接制動是指制動時(shí)，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場換向，反向磁場與原來慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間相互作用，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，迫使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，切斷電機(jī)的電源，如圖7-23所示。顯然反接制動比能耗制動所用的時(shí)間要短。圖7-23反接制動示意圖(a)接線圖；(b)原理圖正常運(yùn)行時(shí)，接通KM1，電動機(jī)加順序電源U—V—W起動運(yùn)行。需要制動時(shí)，接通KM2，從圖可以看出，電動機(jī)的定子繞組接逆序電源V—U—W，該電源產(chǎn)生一個(gè)反向的旋轉(zhuǎn)磁場，由于慣性，電動機(jī)仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的方向按右手螺旋法則可以判斷，再根據(jù)左手定則判斷轉(zhuǎn)子的受力F。顯然，轉(zhuǎn)子會受到一個(gè)與其運(yùn)動方向相反，而與新旋轉(zhuǎn)磁場方向相同的制動力矩，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)切斷反接電源，否則，電動機(jī)會反方向起動。反接制動的優(yōu)點(diǎn)是制動時(shí)間短，操作簡單，但反接制動時(shí)，由于形成了反向磁場，所以使得轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率大大增大，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流很大，能耗也較大。為限制電流，一般在制動回路中串入大電阻。另外，反接制動時(shí)，制動轉(zhuǎn)矩較大，會對生產(chǎn)機(jī)械造成一定的機(jī)械沖擊，影響加工精度，通常用于一些頻繁正反轉(zhuǎn)且功率小于10kW的小型生產(chǎn)機(jī)械中。

7.6.3回饋發(fā)電制動回饋發(fā)電制動是指電動機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下，由于某種原因，使得電動機(jī)的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，比如在起重機(jī)械下放重物、電動機(jī)車下坡時(shí)，都會出現(xiàn)這種情況，這時(shí)重物拖動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子相對于旋轉(zhuǎn)磁場改變運(yùn)動方向，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢及轉(zhuǎn)子電流也反向，于是轉(zhuǎn)子受到制動力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動機(jī)將勢能轉(zhuǎn)換為電能回饋給電網(wǎng)，所以稱為回饋發(fā)電制動。7.7三相異步電動機(jī)的選擇

7.7.1種類選擇選擇電動機(jī)的種類應(yīng)首先使電動機(jī)滿足生產(chǎn)設(shè)備的需求，然后再考慮結(jié)構(gòu)、價(jià)格、可靠性、維修等方面的問題。異步電動機(jī)有鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式的優(yōu)點(diǎn)明顯多于繞線式，所以一般多選用鼠籠式三相異步電動機(jī)。鼠籠式異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的調(diào)速方法起動，但調(diào)速性能較差，可以用于沒有特殊要求（調(diào)速要求不嚴(yán)）的場合，比如各種泵、通風(fēng)機(jī)、普通機(jī)床等設(shè)備上。但采用變頻器提供的變頻電源供電之后，鼠籠式異步電動機(jī)目前已達(dá)到良好的無級調(diào)速性能。繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路可以串電阻來改善其起動轉(zhuǎn)矩和起動電流，但它的調(diào)速范圍仍然不大，所以對一些要求起動轉(zhuǎn)矩大且在一定范圍內(nèi)需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如起重機(jī)，可以采用繞線式電機(jī)，但繞線式電動機(jī)結(jié)構(gòu)比鼠籠式復(fù)雜且價(jià)格較貴，維修比鼠籠式也復(fù)雜。只有這兩種電機(jī)不能滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求時(shí)，才選用其他種類的電動機(jī)。比如，對一些調(diào)速要求高的生產(chǎn)機(jī)械（數(shù)控機(jī)床、造紙機(jī)、電梯的開關(guān)門等），可以選用伺服電動機(jī)來拖動。

7.7.2轉(zhuǎn)速選擇容量、電壓相同的電機(jī)，轉(zhuǎn)速不一定相同。由式（7-14）可知，額定功率相同時(shí)，轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小，它的體積也越小，重量越輕，價(jià)格越便宜，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也較高。轉(zhuǎn)速越低的電機(jī)，轉(zhuǎn)矩越大，價(jià)格越貴。所以選用電動機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)該考慮實(shí)際需要及財(cái)力情況。一般情況下，較多選用1500r/min的電動機(jī)。

7.7.3功率選擇選擇電動機(jī)的功率應(yīng)盡可能使得電動機(jī)得到充分利用，以降低設(shè)備成本。電動機(jī)的額定功率應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況合理選擇。負(fù)載情況包含兩方面的內(nèi)容：一是負(fù)載的大??；二是負(fù)載的工作方式，電動機(jī)有連續(xù)、短時(shí)、斷續(xù)三種工作方式。

1.

連續(xù)工作方式在負(fù)載恒定，連續(xù)工作的情況下，電動機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于負(fù)載功率，如泵、通風(fēng)機(jī)等。若選用的電動機(jī)額定功率小于負(fù)載功率，則電動機(jī)會出現(xiàn)過載現(xiàn)象。長時(shí)間過載，電動機(jī)的絕緣材料會因發(fā)熱而影響電動機(jī)的壽命，甚至燒毀電機(jī)。若選用電動機(jī)的額定功率過大，則電動機(jī)的輸出功率得不到充分利用，輸出效率降低。因此，電動機(jī)的功率應(yīng)按下式來選擇：（7-21）式中,PL為負(fù)載功率；η1為生產(chǎn)機(jī)械的效率；η2為電動機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間的傳動效率。直接連接時(shí)，η2=1；皮帶連接時(shí)，η2=0.95。［例7-5］一臺三相異步電動機(jī)皮帶拖動的通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)的功率為6kW，轉(zhuǎn)速為1440r/min，效率為0.6，選擇電動機(jī)的額定功率。［解］由于是皮帶拖動，所以η2=0.95，則因而可選擇11kW的電動機(jī)。

2.短時(shí)工作方式電動機(jī)按給定時(shí)間工作，工作時(shí)間短，停機(jī)時(shí)間長，如水壩的閘門、機(jī)床的刀庫等。為了充分利用電動機(jī)的容量，允許電動機(jī)短時(shí)過載，所以電動機(jī)的功率可以小于負(fù)載功率，但必須考慮電動機(jī)的過載能力。我國規(guī)定短時(shí)工作制的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間有10min、30min、60min、90min四種。有專門的短時(shí)工作制的電機(jī)，其額定功率和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相對應(yīng)。這種工作方式下的額定功率可用下式計(jì)算（7-22）

3.

斷續(xù)工作方式斷續(xù)工作方式是指電動機(jī)重復(fù)短時(shí)工作，工作時(shí)間與停歇時(shí)間交替出現(xiàn)。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)斷續(xù)工作周期T為10min，其中包括工作時(shí)間t1和停歇時(shí)間t2。把工作時(shí)間與工作周期的比值稱為持續(xù)率，即標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)率有15%、25%、40%和60%，如不特殊說明，則為25%。選擇這類電動機(jī)的額定功率時(shí)，應(yīng)該考慮電動機(jī)的負(fù)載持續(xù)率。專用于斷續(xù)工作方式的異步電動機(jī)有YZ和YZR兩個(gè)系列。7.8單相異步電動機(jī)

7.8.1工作原理單相異步電動機(jī)由于只有一相定子繞組，當(dāng)接通正弦交流電源之后，會產(chǎn)生一個(gè)交變的脈動磁場，但這個(gè)磁場不會旋轉(zhuǎn)，在磁路中各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦規(guī)律變化，可表示為

B=Bm

sinωt

（7-23）這個(gè)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，但由于磁場固定不動，轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條在定子磁場的N極下和S極下受到的轉(zhuǎn)矩大小相等，方向相反，轉(zhuǎn)子上得到的合成轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子不動。若給轉(zhuǎn)子加一外力使轉(zhuǎn)子向任意方向先轉(zhuǎn)動起來，則在定子的固定磁場中，電動機(jī)即可旋轉(zhuǎn)起來，此時(shí)即使去掉外力，電動機(jī)仍然旋轉(zhuǎn)。

7.8.2起動方法電動機(jī)采用外力實(shí)現(xiàn)起動，這在實(shí)際中是不可行的，必須采用一定的方法使得電動機(jī)具有一定的起動轉(zhuǎn)矩。單相異步電動機(jī)按產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的不同方式可以分為分相式和罩極式兩大類。分相式電動機(jī)又可以分為電容起動、電容運(yùn)行、電容起動運(yùn)行和電阻起動式四種；罩極式電動機(jī)可以分為凸極式和隱極式罩極交流電動機(jī)兩種。目前最常用的是凸極式和電容式單相異步電動機(jī)。

1.凸極式罩極交流電動機(jī)凸極式單相電動機(jī)的定子鐵心做成凸極式的磁極，形狀類似直流電動機(jī)的定子。定子鐵心上面繞有集中繞組，稱為主繞組。定子鐵心上面的極面開有小槽，用以嵌放短路銅環(huán)，短路銅環(huán)罩住了一部分磁通，所以把該電動機(jī)稱為罩極電動機(jī)，如圖7-24所示。通入單相交流電后，產(chǎn)生脈動磁場，銅環(huán)把磁通分成兩部分：未被罩住的磁通Φ1和被罩住的磁通Φ2。Φ2在短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，此感應(yīng)電流又產(chǎn)生一定的磁通來阻礙原來磁通的變化，使得Φ2在相位上滯后Φ1一個(gè)相位角。如圖7-25所示，由于被罩住的磁通Φ2只是一小部分，所以磁場的中線偏向未罩部分Φ1的中線。當(dāng)電流增大時(shí)，磁場的中線在磁極的左邊，當(dāng)電流處于最大值附近時(shí)，變化不大，所以磁場的中線大致與幾何中線吻合。當(dāng)電流減小時(shí)，磁場中線偏向右邊。因此，隨著電源電流的變化，磁場的中線也隨之變化，磁場的中線從左移向右，也是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，使得轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電源電流方向改變時(shí)，磁極中的磁場方向也隨之改變，磁場的中線也從左移向右，電機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。罩極在鐵心中的位置是不變的，所以旋轉(zhuǎn)磁場的方向也是固定不變的，要改變凸極式罩極電動機(jī)的方向，顯然只能改變罩極的方向，這一般難于實(shí)現(xiàn)，所以凸極式罩極電動機(jī)通常用于不需改變轉(zhuǎn)向的電氣設(shè)備中。圖7-24凸極式罩極交流電動機(jī)定子結(jié)構(gòu)示意圖圖7-25凸極式罩極交流電動機(jī)的磁通

(a)i增強(qiáng)；(b)i不變；(c)i減小

2.分相電容式起動異步電動機(jī)分相電容式起動異步電動機(jī)在定子上放置兩個(gè)繞組，一個(gè)主繞組，一個(gè)副繞組，如圖7-26所示。兩個(gè)繞組在空間上相隔90°，主繞組串電容器后與副繞組并聯(lián)。電容器的作用是使副繞組回路的阻抗呈容性，如果電容器選擇得當(dāng)，可以做到副繞組的電流基本上超前于主繞組90°。相當(dāng)于電動機(jī)內(nèi)部有兩相空間上和時(shí)間上都錯(cuò)開相位的交流電在工作，能形成旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電動機(jī)起動后（轉(zhuǎn)速為0.75n1～0.8n1），斷開開關(guān)S，即切斷副繞組（起動繞組），電機(jī)開始正常運(yùn)行。圖7-26分相電容式起動異步電動機(jī)

(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)等效圖；(b)相量圖電容式起動電動機(jī)的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向有關(guān)，旋轉(zhuǎn)磁場的方向與兩繞組的電流相位有關(guān)，只要把兩電流的相位互換，即把電容接到主繞組上作為起動繞組，或把副繞組反接，讓其電流滯后于主繞組90°，則旋轉(zhuǎn)磁場換向，電機(jī)反向。電容式起動電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流較大，一般可以用于較高起動轉(zhuǎn)矩的電冰箱、水泵、空壓機(jī)等設(shè)備中。

本章小結(jié)電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。三相異步電動機(jī)按其結(jié)構(gòu)可以分為鼠籠式異步電動機(jī)和繞線式異步電動機(jī)兩種類型。三相異步電動機(jī)的工作原理是定子繞組通入三相電源之后，在電機(jī)定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線，并在閉合的轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生感應(yīng)電流的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場中受到作用力，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向取決于旋轉(zhuǎn)磁場的方向，旋轉(zhuǎn)磁場的方向受制于電源的相序。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速，同步轉(zhuǎn)速n1與電源頻率和磁極對數(shù)有關(guān)，計(jì)算公式為n1=60f1/p。電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n小于同步轉(zhuǎn)速n1，所以稱為異步電動機(jī)，轉(zhuǎn)差率

s=(n1-n)/n1。三相異步電動機(jī)定子端電壓的有效值U1≈E1=4.44f1K1N1Φ，當(dāng)外加電壓U1不變時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的磁通Φ基本不變。與變壓器原理相同，定子電流受制于轉(zhuǎn)子電流。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的有效值E2=4.44f2K2N2Φ=sE20,轉(zhuǎn)子電流為功率因數(shù)為三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性表達(dá)式分別為T=f(s)和n=f(T)，機(jī)械特性曲線分穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)。電動機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，工作點(diǎn)在穩(wěn)定區(qū)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻和電源電壓都會影響電動機(jī)的機(jī)械特性。電動機(jī)有三個(gè)重要的轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩