三相异步电动机的机械特性

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册下》第2655页（1813字）

1．2．1 三相异步电动机定子转子电路分析

三相异步电动机工作时在空间形成旋转磁场，在定子与转子绕组分别产生感应电动势。其电磁关系类似于变压器，定子绕组相当于变压器原绕组，转子绕组相当于副绕组。图8．2－5所示为三相异步电动机一相的等效电路，图中u₁为定子绕组所加相电压，i₁为定子绕组相电流，R₁和x₁分别为定子绕组电阻和漏感抗，e₁为定子绕组产生的感应电动势，i₂为转子绕组相电流，R₂和x₂分别为转子绕组电阻和漏感抗，e₂为转子绕组感应电动势。由于三相异步电动机工作时在空间形成旋转磁场，其磁力线经定子、转子、铁心闭合，旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子间的空气隙近似于正弦分布规律，因此通过定子每相绕组的磁通也随时间按正弦规律变化，即

Φ=Φ_msiDωt (8．2－4)

图8．2－5 三相异步电动机的一相等效电路

式中Φ_m为通过每相绕组的磁通最大值。

定子电路参数及有关公式见表8．2－2。

表中U₁公式可改写为

表8．2－2 定子电路主要参数及公式

可见，三相异步电机旋转磁场的主磁通正比于外加电压U₁。

转子电路参数及有关公式见表8．2－3。表中转子每相电流I₂、转子功率因数cosφ₂与转差率s的关系如图8．2－6所示。

表8．2－3 转子电路主要公式

图8．2－6 转子I₂、cosφ₂与s关系

以上各参数公式表明，转子电路的各物理量，如电动势、电流、频率、感抗及功率因数均与转差率有关，即与转速有关。

1．2．2 三相异步电动机转矩特性和机械特性

转矩特性，即异步电动机的转矩T和转差率s的关系；机械特性，即异步电动机的转速n和转矩T的关系。异步电动机转矩的基本公式：

T=K_TΦI₂cosψ₂ (8．2－6)

式中K_T是与电动机结构有关的比例常量。用式(8．2－5)及表8．2－3中I₂和cosψ₂公式代入上式，转矩的另一表达式为

式中K=，对确定的电动机，为不变常数。

典型的异步电动机的转矩特性曲线与机械特性曲线如图8．2－7和8．2－8所示，异步电动机的主要公式见表8．2－4。

图8．2－7 三相异步电动机的转矩特性

图8．2－8 三相异步电动机的机械特性

表8．2－4 机械特性主要公式

定子工作电压U₁与转子电阻R₂对异步电动机机械特性曲线的影响分别见图8．2－9和8．2－10。

图8．2－9 不同电源电压的n=f(T)曲线

(R₂=常数)

图8．2－10 不同转子电阻的n=f(7)曲线

(电源电压为常数)

由图可知、在负载转矩一定时，U₁下降会使电机转速下降，即转差率5增大。此外，U₁下降，最大转矩T_max和起动转矩T_Q均按平方关系减小。T_max减小则影响电动机过载能力。而在负载转矩一定时，R₂增大，电动机转速下降，转差率S增大。但R₂增大，对电动机过载能力无影响，且可使起动转矩T₀增加，有利于电动机起动。