三相异步电动机机械特性优化方案

三相异步电动机在其额定电压U_N和额定频率f_N情况下，它所产生的电磁转矩T与其转速n的关系，即T=f（n）或T=f（s），称之为机械特性。根据式（1-9）或式（1-10）即可描绘出某台电动机的机械特性曲线，如图（1-8）所示。

图1-8 三相异步电动机的机械特性曲线

a）转矩特性 b）机械特性

从三相异步电动机的机械特性曲线中可知：

1）三相异步电动机带着机械负载只能在s=0～s_m之间（或者n=n₁～n_m）才能稳定运行。在s=s_m～1（或n=n_m～0）之间的转速段，电动机的运行是不稳定的。所以三相异步电动机的转速n通常较接近n₁。

2）额定工作点，即额定转速n_N（s_N）下的额定转矩T_N点（图1-8中D点）。这是衡量三相异步电动机带负载运行能力的重要指标。通常可以通过下式近似计算出。

式中 P_N——电动机的额定功率（kW）；

n_N——额定转速（r/min）；

T_N——额定转矩（N·m）；

s_N——额定转差率。

3）最大转矩T_max和过载能力K_m。T_max是三相异步电动机产生的电磁转矩最大值，在机械特性曲线中的B点（见图1-8）。T_max反映了三相异步电动机的过载能力。而产生T_max的转差率s_m（n_m）因为是电动机稳定运行区和不稳定运行区的分界点，故s_m称为临界转差率。

T_max和sm的计算公式是(www.xing528.com)

实际工程中，常用最大转矩倍数K_m来反映三相异步电动机的过载能力。即

K_m也是三相异步电动机重要技术指标。一般电动机的K_m=1.6～2.5，Y系列小型异步电动机的K_m=2.2～2.4，专用起重与冶金用异步电动机K_m=3.3～3.4等。

4）起动转矩T_st和起动能力。T_st是电动机起动瞬时（n=0）所产生的电磁转矩。见图1-8曲线上的C点。起动转矩T_st的大小反映了电动机的起动能力，它也是三相异步电动机的一个重要技术指标。工程上用起动转矩倍数K_st表示：

为保证三相异步电动机带一般负载能正常起动，要求K_st>0.8。Y系列小型异步电动机的K_st=1.7～2.2；高起动转矩异步电动机的K_st=2.2～2.8。

以上介绍的是三相异步电动机的固有机械特性。在实际工程使用时，改变电动机本身的某些参数或者施加给电动机的条件发生变化，它的机械特性也会改变。改变后的机械特性称为人为机械特性。最具有实际意义的有两种：

1）改变转子电阻值人为机械特性。改变绕线转子电动机的转子回路中的串联电阻阻值，或者改变笼型绕组转子导体的材料，均使电阻R₂增大，根据式（1-12）可知，电动机产生的最大转矩T_max不变。而产生最大转矩的临界转差率s_m正比于R₂而增大，所以电动机的机械特性就要变化，如图1-9a所示。后面将要介绍利用上述原理改善电动机的起动性能或进行速度的调节。

图1-9 人为机械特性

a）变压机械特性 b）转子串电阻机械特性

2）改变电源电压而得的人为机械特性。若加在定子上的电源电压U₁低于额定值，根据T∝U²₁可知，电磁转矩则要平方下降，但从式（1-12）可知，临界转差率不变，故得到降压后的人为机械特性，如图1-9b所示。