三相异步电机的转矩特性与机械特性

　1．电磁转矩（简称转矩）
　　
　　异步电动机的转矩T是由旋转磁场的每极F与转子I2相互作用而产生的。电磁转矩的大小与转子绕组中的电流I及旋转磁场的强弱有关。
　　
　　经理论证明，它们的关系是：

 

　　其中
　　
　　T为电磁转矩KT为与电机结构有关的常数
　　
　　F为旋转磁场每个极的磁通量
　　
　　I2为转子绕组电流的
　　
　　j2为转子电流滞后于转子电势的角若
　　
　　考虑及电机的一些参数与电磁转矩的关系，上式修正为：

　　其中为常数
　　
　　U1为定子绕组的
　　
　　S为转差率
　　
　　R2为转子每相绕组的
　　
　　X20为转子静止时每相绕组的

　　由上式可知，转矩T还与定子每相电压U1的平方成比例，所以当电压有所变动时，对转矩的影响很大。此外，转矩T还受转子R2的影响。

　　在一定的电源电压U1和转子R2下，电动机的转矩T与转差率n之间的关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性曲线，它可根据式得出，如下图所示。
　　
　　在机械特性曲线上我们要讨论三个转矩：

　　1）．额定转矩TN
　　
　　额定转矩TN是异步电动机带额定时，转轴上的输出转矩。

　　式中P2是电动机轴上输出的机械功率，其单位是瓦特，n的单位是转/分，TN的单位是牛·米。
　　
　　当忽略电动机本身机械摩擦转矩T0时，阻转矩近似为负载转矩TL，电动机作等速旋转时，电磁转矩T必与阻转矩TL相等，即T= TL。额定负载时，则有TN= TL。
　　
　　2）．最大转矩Tm
　　
　　Tm又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。
　　
　　最大转矩的转差率为Sm，此时的Sm叫做临界转差率，见上图a）最大转矩Tm与额定转矩TN之比称为电动机的过载系数l，即l= Tm/ TN

　　一般三相异步的过载系数在1.8~2.2之间。
　　
　　在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩，而后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩，它必须大于最大负载转矩。否则，就是重选电动机。
　　
　　3）．起动转矩Tst，
　　
　　Tst为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s＝１时的转矩。
　　
　　为确保电动机能够带额定负载起动，必须满足：Tst>TN，一般的三相异步电动机有Tst/TN=1~2.2。

　　
　　3．电动机的负载能力自适应分析
　　
　　电动机在工作时，它所产生的电磁转矩T的大小能够在一定的范围内自动调整以适应负载的变化，这种特性称为自适应负载能力。
　　
　　直至新的平衡。此过程中，时，电源提供的功率自动增加。

　　总结：
　　
　　1、电磁转矩T的大小与转子绕组中的电流I及旋转磁场的强弱有关。

　　转矩T还与定子每相电压U1的平方成比例，所以当电源电压有所变动时，对转矩的影响很大。此外，转矩T还受转子电阻R2的影响。
　　
　　2、在一定的电源电压U1和转子电阻R2下，电动机的转矩T与转差率n之间的关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性曲线。
　　
　　3、三个转矩：
　　
　　1）．额定转矩TN
　　
　　额定转矩TN是异步电动机带额定负载时，转轴上的输出转矩。

　　2）．最大转矩Tm
　　
　　Tm又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。
　　
　　3）．起动转矩Tst，
　　
　　Tst为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s＝１时的转矩。
　　
　　4、电动机的负载能力自适应分析
　　
　　电动机在工作时，它所产生的电磁转矩T的大小能够在一定的范围内自动调整以适应负载的变化，这种特性称为自适应负载能力。