第二十章異步電動(dòng)機(jī)的功率、

轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行性能主要內(nèi)容：2.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性）3.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系4.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定1、功率關(guān)系第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)功率

和轉(zhuǎn)矩關(guān)系說(shuō)明：稱(chēng)為電磁功率，是通過(guò)定轉(zhuǎn)子之間的電磁耦合關(guān)系從定子繞組傳遞到轉(zhuǎn)子繞組的功率。功率關(guān)系根據(jù)機(jī)械功率關(guān)系，在等號(hào)兩側(cè)同除于機(jī)械角速度，得轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系：

其中稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩；

稱(chēng)為空載轉(zhuǎn)矩；稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。2、轉(zhuǎn)矩關(guān)系其中稱(chēng)為轉(zhuǎn)矩因數(shù)。電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式

從異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式可以看出：電磁轉(zhuǎn)矩的大小與氣隙每極磁通量、轉(zhuǎn)子每相電流以及轉(zhuǎn)子功率因數(shù)三者的乘積有關(guān)。第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1、機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式當(dāng)s較小時(shí)，變化不大，，電磁轉(zhuǎn)矩幾乎與轉(zhuǎn)子電流成正比變化。當(dāng)s很大，例如時(shí)，減小，數(shù)值很小，盡管轉(zhuǎn)子電流很大，其有功電流不大，使電磁轉(zhuǎn)矩反而減小。

根據(jù)簡(jiǎn)化等效電路：機(jī)械特性表達(dá)式：如果給出、

及阻抗參數(shù)，根據(jù)

上式機(jī)械特性的參

數(shù)表達(dá)式畫(huà)出曲線

便為“

”

曲線。“T－s”曲線2、固有機(jī)械特性

三相異步電動(dòng)機(jī)在電壓、頻率為額定不變，定轉(zhuǎn)子回路不串任何電路元件條件下的機(jī)械特性，稱(chēng)為固有機(jī)械（自然）特性。曲線1為電源正序時(shí)的；曲線2為電源負(fù)序時(shí)的曲線。我們只研究電源正序時(shí)的情況。固有機(jī)械特性：

機(jī)械特性曲線位于坐標(biāo)的三個(gè)象限,第Ⅰ象限：電動(dòng)狀態(tài)；第Ⅱ象限：發(fā)電狀態(tài)；第Ⅳ象限：電動(dòng)機(jī)工作在一種電磁制動(dòng)狀態(tài)。重點(diǎn)研究第Ⅰ象限電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。固有機(jī)械特性：D點(diǎn)（，）為堵轉(zhuǎn)點(diǎn)，或者稱(chēng)為起動(dòng)點(diǎn)。C點(diǎn)（、）為電磁轉(zhuǎn)矩最大點(diǎn)；B點(diǎn)為額定運(yùn)行；A點(diǎn)（，）為理想空載運(yùn)行點(diǎn)；

在實(shí)際額定電磁轉(zhuǎn)矩求解中，通常通過(guò)額定輸出功率和額定轉(zhuǎn)速，用下面式子來(lái)計(jì)算：1）機(jī)械特性——額定電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（B點(diǎn)，

從機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式求得，令，得到最大電磁轉(zhuǎn)矩:產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率稱(chēng)為臨界轉(zhuǎn)差率，用表示:2）機(jī)械特性－－最大電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（C點(diǎn)）式中：“＋”號(hào)適用于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；“－”適用于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。

一般情況下，數(shù)值遠(yuǎn)小于的數(shù)值，可以忽略的影響，這樣上面兩式可簡(jiǎn)化為1）與電壓的平方成正比，而和無(wú)關(guān)；2）與轉(zhuǎn)子回路總電阻大小無(wú)關(guān)，而和轉(zhuǎn)子回路總電阻的大小成正比；3）過(guò)載能力最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值：

電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，也稱(chēng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：

與電壓的平方成正比；漏電抗越大，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩越小；

堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)定義：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值，即：3）機(jī)械特性——堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（D點(diǎn)）

當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩總是大小相等方向相反。如圖所示，這時(shí)電機(jī)運(yùn)行在“a”或者“b”點(diǎn)都沒(méi)有什么問(wèn)題?，F(xiàn)在由于某種原因引起波動(dòng)，當(dāng)波動(dòng)消失后，理論分析和實(shí)踐都發(fā)現(xiàn)電機(jī)在“a”點(diǎn)繼續(xù)保持穩(wěn)定運(yùn)行，但是不能在“b”點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行。4）穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題

理論分析很容易得到，當(dāng)電機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載特性配合，滿(mǎn)足：

那么電機(jī)就能穩(wěn)定運(yùn)；反之，電機(jī)不能運(yùn)定運(yùn)行。

所謂三相異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性，是指認(rèn)為降低電機(jī)的定子電源電壓、頻率或者在繞線式轉(zhuǎn)子回路中串附加電阻后獲得的異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性。

3、人為機(jī)械特性

最常見(jiàn)的是“降低定子電壓”、“轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱(chēng)電阻”和“改變電源頻率”等的人為機(jī)械特性。下面我們調(diào)用小程序“三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性”來(lái)分析各種人為機(jī)械特性的各自特性。這些人為機(jī)械特性很重要，因?yàn)樵诟纳齐姍C(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)速場(chǎng)合經(jīng)常用到。

但實(shí)際使用中，某些參數(shù)不易知道，我們可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌上的一些數(shù)據(jù)推導(dǎo)機(jī)械特性實(shí)用簡(jiǎn)化公式（忽略定子電阻）。

4、機(jī)械特性的實(shí)用公式其中令最后可得實(shí)用公式：

由于其中

根據(jù)銘牌上給出、額定轉(zhuǎn)速和過(guò)載能力，用轉(zhuǎn)矩實(shí)用表達(dá)式作出曲線，或進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算。具體使用過(guò)程如下：實(shí)用的公式的實(shí)際應(yīng)用2)利用求出最大電磁轉(zhuǎn)矩；

1）利用和求出額定電磁轉(zhuǎn)矩：3）根據(jù)，求出：

其中。這樣就可利用實(shí)用式來(lái)計(jì)算，實(shí)際問(wèn)題了。三相異步電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)1）效率為電動(dòng)機(jī)輸出功率和輸入功率之比，即

2）功率因數(shù)異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)永遠(yuǎn)小于1；第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性3）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)應(yīng)該有足夠大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，否則可能出現(xiàn)無(wú)法拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載起動(dòng)的情況。4）堵轉(zhuǎn)電流三相異步電動(dòng)機(jī)在加額定電壓起動(dòng)瞬間，由于轉(zhuǎn)子感應(yīng)很高的電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生很大的電流，因此定子電流也很大，這個(gè)電流稱(chēng)為堵轉(zhuǎn)電流。5）過(guò)載能力電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，它的過(guò)載能力不應(yīng)小于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)據(jù)。

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指，在電動(dòng)機(jī)定子繞組加額定電壓，額定頻率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、定子電流、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩、效率等與輸出功率的關(guān)系，即：

、、、、、時(shí)，工作特性及其分析1）轉(zhuǎn)速特性2）定子電流特性，空載時(shí)，

隨著輸出負(fù)載定子電流特性為一上升曲線。3）功率因數(shù)特性空載時(shí)：異步電動(dòng)機(jī)的，因此功率因數(shù)很低；隨著負(fù)載增加：，在額定負(fù)載附近，異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)達(dá)到最大。如果負(fù)載繼續(xù)增加：轉(zhuǎn)速下降明顯，明顯增大，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角增加，減小，引起定子的功率因數(shù)減小。4）電磁轉(zhuǎn)矩特性電機(jī)從空載到額定負(fù)載之間，轉(zhuǎn)速變化很小，所以:因此電磁轉(zhuǎn)矩特性近似為直線。5）效率特性異步電動(dòng)機(jī)的效率為其中為不變損耗，為可變損耗，當(dāng)不變損耗等于可變損耗時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大。

對(duì)于中小型電動(dòng)機(jī)，大約時(shí)效率最高；如繼續(xù)增加負(fù)載，效率反而降低。一般來(lái)說(shuō)電動(dòng)機(jī)容量越大，越高。第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定1）試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)取。2）試驗(yàn)方法：，，加電壓，下圖為異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)等效電路圖；逐漸降低電壓，測(cè)量、，畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)特性曲線如下頁(yè)。堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)