转矩与机械特性

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1、§8-5.三相异步电动机的转矩与机械特性§8-5.三相异步电动机的转矩与机械特性电磁转矩T是三相异步电动机最重要的物理量之一，机械特性是电动机的主要特性。对电动机进行分析往往离不开这两方面内容。一、转矩公式异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通与转子电流I2相互作用产生的。它应与电磁功率成正比，因而与转子的功率因数有关。于是及且则转矩公式可表示为转矩T也与s有关。由上式可见，转矩还与定子的相电压U1的平方成正比。所以，电源电压的变动对转矩的影响很大。转矩特性T=T(s)曲线如图所示，当s很小时，T与s成正比；当s很大时，T与s成反比(以双曲线为

2、渐近线)，并且有最大转矩Tmax存在。TssmTmax00nn01二、机械特性曲线在电源电压U1和转子电阻R2一定的情况下，转矩与转差率的关系曲线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。转矩与转差率的关系曲线T=f(s)如右侧上图所示，转速与转矩的关系曲线n=f(T)如右侧下图所示。TssmTmax00nn01TbTmax0nn0TNTstnNa实际上，下图是通过上图右旋90°得到的。研究机械特性是分析为了分析电动机的运行性能。在机械特性曲线上，要讨论三个转矩。1.额定转矩TNTbTmax0nn0TNTstnNa在电动

3、机匀速转动时，其转矩T必须与阻力转矩TC平衡，而阻力转矩包括负载转矩T2和空载损耗转矩T0。一般T0很小，常可忽略，所以P2是电动机的输出功率(单位W)，T的单位是(N•m)。n的单位是(r/min)。若功率单位用千瓦，则额定转矩是电动机在额定负载时的转矩。可从电动机铭牌上额定功率和额定转速等数据求得。如某台电动机，P2N=7.5kW，额定转速nN=1440r/min，则额定转矩为正常情况下，电动机都工作在特性曲线的ab段，当负载转矩增加时，电动机转速要降低，但对应的电磁转矩却要增加，因为ab段比较平坦，所以电动机的转速变化不大。这种特征称为硬的机械特

4、性。TbTmax0nn0TstaTNnN2.最大转矩Tmax在机械特性曲线的最大值，称为最大转矩或临界转矩。Tb0nn0TstaTNnNTmax此时对应的转差率为sm(可由dT/ds=0求得)，即令可得进而可得可见，TmaxU12,且与转子电阻R2无关，而R2越大sm也越大。当负载转矩超过最大转矩时，电动机转速急剧下降，电动机将停止转动——产生闷车现象。电动机一旦闷车，电流立即上升6~7倍，电动机严重过热！以至烧坏。从另一方面考虑，若在很短时间内过载，在电动机尚未过热就恢复达到正常状态，未损坏电动机是允许的。因此，最大转矩也表示电动机具有短时间的过载

5、能力。定义最大转矩与额定转矩的比值为过载系数λ，即一般电动机的过载系数为1.8~2.2。3.起动转矩Tst电动机刚起动(n=0)时的转矩称为起动转矩可见，起动转矩与U12及R2有关，当电源电压降低时起动转矩会减小；当适当增加转子绕组的电阻会使起动转矩有所增加。可有上式证明当R2=X20时，Tst=Tmax，及sm=1。关于起动问题将在下节介绍。T0nU1U1U1