探究三相感应电动机的机械特点

与直流电动机相同，三相感应电动机的机械特性也是指在一定条件下，电动机的转速n与转矩Tem之间的关系n＝f（Tem）。因为感应电动机的转速与转差率存在一定的关系，所以感应电动机的机械特性也往往用Tem＝f（s）的形式表示，通常称为T-s曲线。

1.固有机械特性的分析

三相感应电动机的固有机械特性是指感应电动机工作在额定电压和额定频率条件下，按规定的接线方式接线，定、转子外接电阻为零时n与Tem的关系。

图1－26为感应电动机的固有特性曲线，对于一定的电动机，在某一转差率sm时，转矩有一最大值Tm，sm称为临界转差率，整个机械特性可看作由两部分组成。

图1－26　感应电动机的固有机械特性曲线

（1）H—P部分（转矩由0～Tm，转差率由0～sm）。在这一部分随着转矩T的增加，转速降低，根据电力拖动系统稳定运行的条件，称这部分为可靠稳定运行部分或称为工作部分（电动机基本上工作在这一部分）。感应电动机的机械特性的工作部分接近于一条直线，只是在转矩接近于最大值时弯曲较大，故一般在额定转矩以内，可看作直线。

（2）P—A部分（转矩由Tm～Tst，转差率由sm～1）。在这一部分随着转矩的减小，转速也减小，机械特性曲线为一曲线，称为机械特性的曲线部分，只有当电动机带动通风机负载时，才能在这一部分稳定运行；而对恒转矩负载或恒功率负载，在这一部分不能稳定运行，因此有时候也称这一部分为非工作部分。

2.人为机械特性的分析

人为机械特性是人为地改变电动机参数或电源参数而得到的机械特性，三相感应电动机的人为机械特性种类很多，本节着重讨论两种人为机械特性。

1）降低定子电压时的人为机械特性(www.xing528.com)

当定子电压U1降低时，电动机的电磁转矩（包括最大转矩Tm和启动转矩Tst）将与U12成正比的降低，但产生最大转矩的临界转差率sm，因与电压无关，保持不变；由于电动机的同步转速n1也与电压无关，因此同步点也不变。可见降低定子电压的人为机械特性为一组通过同步点的曲线族。图1－27绘出U1＝UN的固有机械特性曲线和U1＝0.8UN及U1＝0.5UN时的人为机械特性。

图1－27　感应电动机降低电压时的人为机械特性曲线

由图可见，当电动机在某一负载下运行时，若降低电压，将使电动机转速降低，转差率增大，转子电流将因此增大，从而引起定子电流的增大。若电动机电流超过额定值，则电动机最终温升将超过容许值，导致电动机寿命缩短，甚至使电动机烧坏。如果电压降低过多，致使最大转矩Tm小于总的负载转矩时，则会发生电动机停转事故。

2）转子电路中串接对称电阻时的人为机械特性

在绕线转子感应电动机转子电路内，三相分别串接阻值大小相等的电阻Rpa，由以上分析可知，此时电动机的同步转速n1不变，最大转矩Tm不变，而临界转差率sm则随Rpa的增大而增大，人为机械特性为一组通过同步点的曲线族，如图1－28所示。

图1－28　转子电路中串接对称电阻时的人为机械特性

显然在一定范围内增加转子电阻，可以增大电动机的启动转矩Tst，如果串接某一数值的电阻后使Tst＝Tm，这时若再增大转子附加电阻，启动转矩将开始减小。

转子电路串接附加电阻，适用于绕线型感应电动机的启动和调速。

三相感应电动机的人为机械特性的种类很多，除了上述两种外，还有改变定子极对数、改变电源频率的人为特性等，这部分内容将在后面讨论感应电动机的各种运行状态时再进行分析。