三相异步电动机的运行特性分析

【学习任务】（1）正确理解三相异步电动机的各运行特性。

（2）正确识读三相异步电动机的各运行特性曲线。

异步电动机的运行特性是指在额定电压和额定频率运行时，电动机的转速n、输出转矩T2、定子电流I1、功率因数cosφ1、效率η与输出功率P2之间的关系。工作特性可以通过电动机直接加负载试验得到。图6－14所示为三相异步电动机的运行特性曲线，下面分别加以说明。

图6－14　异步电动机工作特性

1.转速特性n＝f（P2）

异步电动机空载时，P2＝0，转子电流很小，n≈n1，s＝0，即转子转速接近同步转速；负载时，随着P2的增大，T2增大，s也增大，转子电流也增大，因此随着负载的增大，转速n则降低。额定运行时，sN很小，一般sN≈0.01～0.06，相应的转速n与同步转速n1接近，故转速特性n＝f（P2）是一条稍向下倾斜的曲线，如图6－14所示。

2.转矩特性T2＝f（P2）

稳定运行时，异步电动机的转矩方程为

因为输出功率与电磁转矩之间有以下关系：

当电动机空载时，电磁TM＝T0。随着负载的增加，P2也随之增加。由于机械角速度Ω变化不大，故电磁转矩TM随着P2的变化近似地为一条直线。

3.定子电流特性I1＝f（P2）

异步电动机空载时，P2＝0，定子电流I1＝I0。负载时，随着输出功率P2的增加，转子转速下降，转子电流增大，于是定子电流的负载分量及其磁动势也随之增大，以抵消转子电流产生的磁动势，从而保持磁动势的平衡，所以I1随P2的增大而增大。

4.定子功率因数特性cosφ1＝f（P2）

异步电动机空载时P2＝0，定子电流几乎全部为励磁电流，主要用于建立旋转磁场，因此定子电流主要是无功励磁电流，所以功率因数很低，通常不超过0.2。

负载运行时，随着负载P2的增加，转子电流和定子电流的有功分量增加，使功率因数逐渐上升，在额定负载附近，功率因数最高。当超过额定负载后，由于转差率s迅速增大，致使转子电抗x2增大，使φ2增大、cosφ2下降，于是转子电流无功分量增大，相应的定子电流无功分量也增大，因此定子功率因数cosφ1反而下降。

5.效率特性η＝f（P2）

根据当电动机空载时，P2＝0，η＝0。当负载运行时，随着输出功率P2的增加，效率η也在快速增加，此后负载P2继续增大，由于I1、I2增加使可变损耗增加，故η反而趋于降低。异步电动机也是在可变损耗与不变损耗相等时，η最高。过了最大点，若负载P2继续增大，则与电流平方成正比的定、转子铜耗增加很快，故效率η反而下降。通常中、小型异步电动机负载在P2＝0.75PN时效率最高。

cosφ1＝f（P2）和η＝f（P2）是异步电动机的两个重要特性。它们表明，要求电动机有满意的使用效果，运行时cosφ1和η值都要高，因此电动机额定容量PN和负载容量P2要相匹配。选择过大额定容量的电动机，将使P2/PN值过小，运行中cosφ1和η也低。当这种情况发生超载运行时，还会造成电动机过热影响电动机寿命，甚至烧坏。

自测题

答案6.5

一、填空题

1.随着三相异步电动机负载转矩增大，定子电流将__________。

2.异步电动机是在________与__________相等时，效率最高。

3.异步电动机的额定容量和________要相匹配。

4.一台三相异步电动机的额定数据为PN＝10 kW，nN＝970 r/min，则额定转差率为________。

二、选择题

1.三相异步电动机带额定负载运行，当电源电压降为90%额定电压时，定子电流（　　）。

A.低于额定电流　B.超过额定电流

C.等于额定电流　D.为额定电流的80%

2.三相异步电动机在满载运行中，三相电源电压突然从额定值下降了10%，这时三相异步电动机的电流将会（　　）。

A.下降10%　B.增加　C.减小20%　D.不变(www.xing528.com)

3.随着三相异步电动机负载转矩的增大，转差率将（　　）。

A.减小　B.不变

C.增加　D.不能确定

4.普通型号的三相异步电动机直接启动的电流比额定电流（　　）。

A.增加不多　B.增加很多

C.不变　D.不能确定

5.三相异步电动机在空载与额定负载之间运行时，其转矩T与转差率s的关系是（　　）。

A.T与s成反比　B.T与s2成正比

C.T与s成正比　D.T与s无关

6.一台三相异步电动机，PN＝10 kW，nN＝970 r/min，则额定转差率sN为（　　）。

A.0.03　B.0.04　C.0.05　D.0.06

7.三相异步电动机在额定的负载转矩下工作，如果电源电压降低，则电动机会（　　）。

A.过载　B.欠载

C.满载　D.工作情况不变

8.下列对于异步电动机定、转子之间的空气隙说法，错误的是（　　）。

A.空气隙越小，空载电流越小　B.空气隙越大，漏磁通越大

C.一般来说，空气隙做得尽量小　D.空气隙越小，转子转速越高

9.三相异步电动机在电源电压过高时，将会产生的现象是（　　）。

A.转速下降，电流增大　B.转速升高，电流增大

C.转速升高，电流减小　D.转速下降，电流增大

三、判断题

1.当加在定子绕组上的电压降低时，将引起转速下降、电流减小。（　　）

2.电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比。（　　）

3.电动机正常运行时负载转矩不得超过最大转矩，否则将出现堵转现象。（　　）

4.电动机的转速与磁极对数有关，磁极对数越多，转速越高。（　　）

四、分析计算题

1.一台笼型感应电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的。如输出同样转矩，电动机运行性能有什么变化？

2.极数为8的三相异步电动机，电源频率f＝50 Hz，额定转差率sN＝0.04，额定功率PN＝10 kW，求额定转速和额定电磁转矩。

3.分析转差率s对感应电动机效率的影响。