三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性原 理 简 述
机械特性是指其转速与转矩间的关系，一般表示为。由于
三相异步电动机的机械特性呈非线性关系，所以函数表达式以转速为自变量，转矩为因变量，写为
更为方便。又因转差率s也可
以用来表征转速，而且用s表示的机械特性表达式更为简洁，所以对三相异步电动机一般用标，这样和原
来表示机械特性，同时将作为横坐
的图形是一致的。
一、三相异步电动机机械特性的表达式
三相异步电动机机械特性的表达式一般有三种： 1．物理表达式 其中
为转子电流的折算值； 2．参数表达式 其中
。
为异步电机的转矩常数；
为每极磁通；
为转子回路的功率因数。
3．实用表达式 其中
为最大转矩，
为发生最大转矩时的转差率。
三种表达式其应用场合各有不同，一般物理表达式适用于定性分析与
及
间的关系，参数表达式可以分析各参数变化对电
动机运行性能的影响，而实用表达式最适合用于进行机械特性的工程计算。
二、三相异步电动机的机械特性 1．固有机械特性
固有机械特性是指异步电动机在额定电压、额定频率下，电动机按规定方法接线，定子及转子回路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性
，如图15-1所示。
图 15-1 三相异步电动机的固有机械特性
下面对机械特性上反映其特点的几个特殊点进行分析：
（1）起动点：其特点是： （2）额定运行点：其特点是： （3）同步速点
点是电动状态与回馈制动的转折点；
，
；
：其特点是：
，
，起动电流
，
，
； ；
（4）最大转矩点：电动状态最大转矩点，其特点是：回馈制动最大转矩点出
，
，其特点是：。
，
；由公式可以看
2．人为机械特性
由三相异步电动机机械特性的参数表达式可见，异步电动机的电磁转矩在某一转速下的数值，是由电源电压、频率、极对数及定转子电路的电阻、电抗
、
、
、
决定的。因此人为的改变这些
参数，就可得到不同的人为机械特性。现介绍改变某些参数时人为机
械特性的变化： （1）降低电压 不变，压
时，、
，
，
，所以降低电
不变，因为、
均减小，其人为机械特性见图15-2。
（2）转子回路串联对称电阻
图15-2 三相异步电动机降低电压
时的人为机械特性图
15-3 三相异步电动机转子回路串联对称电阻时的人为机械特性 适用绕线式电机，不变，当大，
增大，即串入
，
增大，
增
不变，其人为机械特性见图15-3。
（3）定子回路串联对称电抗
一般用于鼠笼式异步电动机降压起动，不变，串电抗
、
、
随所
值的增大而减小，其人为机械特性见图15-4。
（4）定子回路串联对称电阻 同定子回路串联对称电抗，不变，
、
、
随所串电阻
值
的增大而减小，其人为机械特性见图15-5。
图 15-4 三相异步电动机定子回路串联 对称电抗时的人为机械特性
图 15-5 三相异步电动机定子回路串联对称电阻时的人为机械特性 （5）转子回路接入并联电阻和电抗
图15-6 三相异步电动机转子回路接入并联电阻和电抗时的人为机械特性
适用于绕线式电机。转子回路接入并联电阻和电抗如图15-6a 所示，起动过程中，电抗值随转子回路的频率变化，转速较低即频率较高时电抗值较大，转子电流大部分流过电阻，随着转速升高，电抗逐步减小，流过电阻的电流逐步减小，流过电抗的电流逐步增大，起动
结束后，几乎全部转子电流都流过电抗，近乎将并联的电阻开路。如果参数配合适当，电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩，绕线式异步电动机转子串联频敏变阻器起动即应用了上述原理。其人为机械特性不变，低速时由于电阻流过的电流大，转矩比固有特性大，
由于电抗的串入略有减小，曲线见图15-6b。
对于改变电源频率和电动机极对数的人为机械特性，在《电机学》有关章节中专门讨论，因本次实验不包括这些内容，此处就不再介绍。 三、三相异步电动机的各种运行状态
与直流电动机相同，三相异步电动机也可工作于两大运行状态，即电动运行状态和制动运行状态。在交流电力拖动系统运行时，拖动不同负载的条件下，改变异步电动机电源电压的大小、相序及频率，或者改变绕线式异步电动机转子回路所串电阻等参数，三相异步电动机可以运行在四个象限的各种不同状态。 1．电动运行状态
图15-7 电动运行状态下异步电动机的机械特性
电动运行状态的特点是电动机转矩的方向与旋转的方向相同，在图15-7的第I及第III象限绘出了电动状态下电动机的机械特性。
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性-2019年文档
