三相异步电动机的工作特性研究

为了正确合理地使用电动机，提高运行效率，节约能源，应利用电动机的工作特性了解不同负载情况下电动机的运行情况。

在电源电压U1和频率f1为额定值时，电动机的转速n、定子电流I1、功率因数cosφ1、电磁转矩T以及效率η与输出功率P2之间的关系，称为电动机的工作特性。即U1=UN，f1=fN时，n、I1、cosφ1、T、η=f（P2）的关系。上述关系曲线可以通过直接给异步电动机加负载测得，也可以利用等值电路的参数计算得出。图3-15为三相异步电动机的工作特性曲线。

图3-15　三相异步电动机的工作特性曲线

1.转速特性n=f（P2）

三相异步电动机空载时，转子的转速n接近于同步转速n0。随着负载的增加，转速n要略微降低，这时转子电动势增大，从而使转子电流增大，以产生较大的电磁转矩来平衡负载转矩。因此，随着P2的增加，转子转速n下降，转差率s增大。转速特性是一条硬特性。

2.定子电流特性I1=f（P2）

异步电动机定子电流I1，随输出负载的增大而增大，其原理与变压器一次侧电流随负载增大而增大相似。由于气隙的原因，空载电流I0比变压器的大得多，约为额定电流的20%～50%。当P2＞PN时，由于cosφ2降低，I1增加更快。

3.定子功率因数特性cosφ1=f（P2）(www.xing528.com)

异步电动机空载电流I0是产生工作磁通的励磁电流，是感性的，所以空载时的功率因数很低，一般在0.2左右，电动机轴上带机械负载后，随着输出功率的增大，功率因数逐渐提高，到额定负载时一般为0.7～0.9。超过额定负载时，由于转差率较大，转子的功率因数下降较多，引起定子电流中的无功分量也增大，因此功率因数cosφ1趋于下降。

4.电磁转矩特性T=f（P2）

当电动机空载时，电磁转矩T=T0，随着负载增加，P2增大，由于机械角速度ω变化不大，因此电磁转矩T随P2的变化近似为一条直线。

5.效率特性η=f（P2）

电动机的效率η是指其输出机械功率P2与输入电功率P1的比值，即

式中，PCu为铜损耗；PFe为铁损耗；pm为机械损耗；ps为附加损耗。

空载时P2=0，而P1＞0，故η=0；随着负载的增大，η开始时上升很快，后因铜损耗迅速增大（铁损耗和机械损耗基本不变），η反而有所减小，η的最大值一般出现在额定负载的80%附近，中小型异步电动机的最高效率约为80%～90%。

由图3-15可见，三相异步电动机在其额定负载的70%～100%运行时，其功率因数和效率都比较高，因此应该合理选用电动机的额定功率，使它运行在满载或接近满载的状态，尽量避免轻载和空载运行或尽量减少轻载和空载运行的时间。