![电机控制技术(第2版)](https://wfqqreader-1252317822.image.myqcloud.com/cover/984/41864984/b_41864984.jpg)
3.2 三相异步电动机的机械特性
3.2.1 三相异步电动机的机械特性表达式
三相异步电动机的机械特性指在电源电压U1、电源频率f1及电动机参数固定的条件下,其电磁转矩T与转子转速n之间的关系,可用函数关系式表示为T=f( n)或T=f( s);用曲线可以表示为T-n曲线或T-s曲线。
1.参数表达式
根据式(3-18)、式(3-23),得
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根据图3-5所示三相异步电动机T型等效电路,近似求取转子电流有效值为
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将式(3-26)代入式(3-25)得三相异步电动机的机械特性表达式:
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由式(3-27)可见,三相异步电动机在电源电压U1、电源频率f1及电动机参数r1、、x1、
都确定的情况下,改变s,就可以计算电磁转矩T。
2.三相异步电动机的运行状态及机械特性上的特殊点
(1)三相异步电动机的运行状态
由式(3-27)得到图3-7所示三相异步电动机的 T-s 曲线,具有非线性特征,反映了电动机不同的工作状态。
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图3-7 三相异步电动机的机械特性
1)当0 <s≤1或0≤n <n1时,在第Ⅰ象限,处于电动运行状态,T、n 都为正,正常运行时,转速在同步转速n1与额定转速nN之间。
2)当s<0或n>n1时,在第Ⅱ象限,处于回馈制动运行状态(亦称异步发电状态),如图3-8a所示,T为负、n为正。
3)当s>1或n<0时,在第Ⅳ象限,处于制动状态,如倒拉反转状态,如图3-8b所示,T为正、n为负。
其中,在运行点A处,n=n1、T=0,为理想空载运行点;B点为额定运行点,电磁转矩、转速均为额定值;点C处为电磁转矩最大点;点D处,n=0,电磁转矩称为堵转转矩Ts。
(2)三相异步电动机机械特性上的特殊点
1)最大转矩Tm。式(3-27)对s求导,并令=0,可得到
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式中 sm——最大转差率(或称为临界转差率),越大,sm越大;
“+”——适用于电动机状态;
“-”——适用于发电状态;
T m——最大转矩,与定子电压成正比、与
无关。
一般情况下,值不超过( x1 +
)2的5%,因此,可以忽略其影响,sm、Tm可近似为
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![](https://epubservercos.yuewen.com/D2074B/21889219908623406/epubprivate/OEBPS/Images/978-7-111-66528-1_57_08.jpg?sign=1734455469-9BhW0j2292RD4TtVNlCAN8hGiYSXixnx-0-5608943d5035119d8e523effeedbd34c)
图3-8 三相异电动机制动电磁转矩
可见,三相异步电动机机械特性具有对称性,其中,异步发电机状态与电动机状态的最大电磁转矩绝对值近似相等,临界转差率绝对值也近似相等。
最大电磁转矩Tm与额定输出转矩TN之比称为最大转矩倍数(也称为过载倍数或过载能力) km ,表示为
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不同应用场合的异步电动机,其km的值不一样。一般三相异步电动机km =1.6~2.3,三相异步电动机选择足够大的km ,是为了保证在电压突然降低或负载转矩突然增大时,不会引起电动机转速的大幅度变化,且在干扰消失后能够再恢复正常运行。但是,绝对不允许电动机长期工作在最大转矩处,因电动机会因过载、电流太大、温升超出允许值而烧毁。同时,在最大转矩处电动机运行不稳定。
2)堵转转矩Ts (也称为起动转矩)。当s=1或n=0时,T=Ts。代入式(3-27),得
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将堵转转矩Ts与额定输出转矩TN之比称为堵转转矩倍数ks ,表示为
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k s的大小反映了电动机起动负载的能力,该值越大,电动机起动越快,同时,也会相应增加电动机的成本。因此,往往根据实际需要选取ks,如,一般异步电动机的ks =0.8~1.2。
对于绕线转子三相异步电动机,可以通过在转子回路中串接电阻rs来改变堵转转矩Ts大小。一般而言,rs增大,sm也增大,Tm不变,但是,Ts变化,即sm <1时,rs增大、Ts增大;sm =1时,Ts =Tm;sm >1时,rs增大、Ts减小。