項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性

三相異步電動機通電后產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的速度即同步轉(zhuǎn)速no是固定的，

但是電動機帶不同負載時，其轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)、電流、效率等參數(shù)均有所不同。為提高三相異步電動機的效能，需要掌握分析異步電動機運行特性。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.1三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩

根據(jù)三相異步電動機的工作原理，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生電磁力，該力與電機繞組鐵心半徑之積形成電磁轉(zhuǎn)矩，在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下電動機轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動。電磁轉(zhuǎn)矩是衡量三相異步電動機帶負載能力的一個重要指標。1.電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.1三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩2.電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性由上式可知，電磁轉(zhuǎn)矩與定子每相電壓的平方成正比，電源電壓的波動對轉(zhuǎn)矩影響較大。同時，電磁轉(zhuǎn)矩還受到轉(zhuǎn)子電阻的影響。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.1三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩2.電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性當U1、f1及電動機的結(jié)構(gòu)不變時，電磁轉(zhuǎn)矩（T）僅與轉(zhuǎn)差率（s）有關(guān)，上式也稱為T-s曲線方程。根據(jù)該方程繪制的關(guān)系曲線。三相異步電動機的T-s曲線在的不同區(qū)間內(nèi)，電動機的呈現(xiàn)出3種不同的工作狀態(tài)。工作狀態(tài)電動狀態(tài)（0<s<=1）電磁制動狀態(tài)（s>1）發(fā)電狀態(tài)（s<0）項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.1三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩2.電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的T-s曲線電動狀態(tài)（0<s1）≤項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.1三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩2.電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的T-s曲線電磁制動狀態(tài)（s>1）項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.1三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩2.電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的T-s曲線發(fā)電狀態(tài)（s<0）項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性

三相異步電動機的機械特性是指在電動機電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n或轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系，即n=f（T）

或s=f（T）。下面分析電動狀態(tài)時，三相異步電動機的機械特性。1.固有機械特性固有機械特性是指異步電動機在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中的不串聯(lián)任何電阻或電抗時，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速n或轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性1.固有機械特性起動點A

：起動點是電動機對應的轉(zhuǎn)速n=0，s=1，對應的矩稱為起動轉(zhuǎn)矩Tst，也稱作堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。實際應用中，電動機的起動轉(zhuǎn)矩Tst應該大于負載轉(zhuǎn)矩TL,即Tst>TL。否則電動機將無法起動，電動機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，定子繞組電流最大，達到額定電流的4-7倍，使得電機發(fā)熱，甚至燒毀。電動機一旦出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，應立即切斷電源。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性1.固有機械特性最大轉(zhuǎn)矩點B：最大轉(zhuǎn)矩Tmax是電動機能夠提供的極限轉(zhuǎn)矩，此時電動機所對應的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率Sm，電動機運行過程中的負載轉(zhuǎn)矩TL不允許超過最大轉(zhuǎn)矩，否則電動機的轉(zhuǎn)速會降低，直至出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使得電動機出現(xiàn)過熱，甚至燒毀。如果電動機在運行過程中出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，則應必須立刻切斷電源。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性1.固有機械特性額定運行點C：額定運行點是電動機在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速nN運行，輸出額定功率時，轉(zhuǎn)子軸上輸出的轉(zhuǎn)矩，稱之為額定轉(zhuǎn)矩TN，此時異步電動機對應的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率sN。為防止電動機出現(xiàn)過熱而燒毀，一般不允許電動機長期處于過載運行狀態(tài)，但是允許其短時過載運行。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性1.固有機械特性同步轉(zhuǎn)速點D：同步轉(zhuǎn)速點也稱電動機的理想空載點，即電動機的轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n0相同。此時，n=n0，s=0，T=0。異步電動機實際工作過程中，即使是空載運行，但是由于存在空載轉(zhuǎn)矩，因此，在沒有外界轉(zhuǎn)矩輔助情況下，異步電動機是不可能達到同步轉(zhuǎn)速點。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性1.固有機械特性

圖中所示的DB段曲線稱為線性區(qū)，也稱之為穩(wěn)定工作區(qū)，電動機正常工作時都位于該區(qū)域。BA段曲線稱為非線性區(qū)，也稱之為不穩(wěn)定工作區(qū)。DB段較為平坦，也就是說當負載轉(zhuǎn)矩變化時，電動機的速度變化不大，這種特性稱為電動機的硬機械特性。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性1.固有機械特性

電動機能夠正常起動運行還需要具備一定的起動能力和短時過載能力，與之相關(guān)有兩個參數(shù)，分別是起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Km和過載倍數(shù)λm

起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)是異步電動機的重要選型參數(shù)之一，它反映了電動機起動能力的大小，一般規(guī)定電動機的起動條件是起動轉(zhuǎn)矩Tst大于1.1倍的負載轉(zhuǎn)矩TL。國標規(guī)定，一般異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Km=1.0-2.2，對冶金、起重等要求起動轉(zhuǎn)矩大的場合，要求Km=2.8-4.0。（1）起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Km項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性1.固有機械特性

電動機能夠正常起動運行還需要具備一定的起動能力和短時過載能力，與之相關(guān)有兩個參數(shù)，分別是起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Km和過載倍數(shù)λm（2）過載倍數(shù)λm一般三相異步電動機的過載系數(shù)為1.8～2.5，特殊用途(如起重、冶金)的三相異步電動機的過載系數(shù)可以達到3.3~3.4或更大。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性1.固有機械特性實際電動機手冊的參數(shù)列表中會給出“堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩”和“堵轉(zhuǎn)電流”兩個參數(shù)。電動機起動瞬間由于轉(zhuǎn)子有慣性不能及時轉(zhuǎn)動，這時轉(zhuǎn)子是靜止的，起動電流也稱作“堵轉(zhuǎn)電流”，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子起動轉(zhuǎn)矩稱作“堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩”。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性2.人為機械特性

人為改變電動機的某個參數(shù)后所得到的機械特性，稱為人為機械特性，如改變定子電壓、改變電源頻率、改變轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗等。

分析電動機的人為機械特性，是為了獲取人們所需的拖動性能，例如獲得所需的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩。這里介紹兩種常見的人為機械特性，分別是降低定子電壓（U1）和轉(zhuǎn)子回路串電阻（R2）的人為機械特性。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性2.人為機械特性（1）降低定子電壓的人為機械特性特點：其線性區(qū)的斜率變大，即機械特性變軟。降壓后對應的最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩變小，說明電動機的起動能力和過載能力顯著下降。當電動機在額定負載下運行時，定子電壓下降時，電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n也會隨之下降，而同步轉(zhuǎn)速no不變，轉(zhuǎn)差率s增大，即轉(zhuǎn)子與磁場的相對速度增加，導致轉(zhuǎn)子電流增大，引起定子電流增大，導致電動機過載。如果電動機定子電壓過低，會出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩Tmax低于負載轉(zhuǎn)矩TL的情況，導致電動機堵轉(zhuǎn)。項目1三相異步電動機及其繼電接觸器控制1.2.2三相異步電動機的機械特性任務(wù)1.2三相異步電動機的運行特性2.人為機械特性（2）轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機械特性

轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機械特性，其線性區(qū)的斜率變大，即機械特性變軟。轉(zhuǎn)子回路串電阻后，同步轉(zhuǎn)