如何优化二、三相异步电动机的负载运行？

1.负载运行时的电磁关系

当电动机从空载到负载运行瞬时，电动机轴上机械负载转矩突然增加，使转矩关系失去平衡，电动机转速下降，其转向仍与气隙旋转磁场的转向相同。因此气隙磁场与转子的相对转速为Δn＝n1－n＝sn1，Δn也就是气隙旋转磁场切割转子绕组的增速，于是转差率s增大，在转子绕组中感应出电动势的频率增大，电动势E2增大，转子绕组中产生的电流I2增大，电磁转矩Tm也增大，当电磁转矩增大到与负载转矩和空载转矩相平衡时，电动机将以低于同步转速n1的速度n稳定旋转。

负载运行时，除了定子电流产生一个定子磁动势F1外，转子电流还产生转子磁动势F2；它的磁极对数与定子的磁极对数始终是相同的，而总的气隙磁动势则是F1与F2的合成。转子磁动势相对转子的旋转速度为若定子旋转磁场为顺时针方向，由于n＜n1，所以感应而形成的转子电动势或电流的相序也必然按顺时针方向排列。由于合成磁动势的转向取决于绕组中电流的相序，所以转子合成磁动势F2的转向与定子磁动势F1的转向相同，也为顺时针方向，因此转子磁动势F2在空间的（即相对于定子）的旋转速度为

由上式可知，无论异步电动机的转速如何变化，定、转子磁动势总是相对静止的。

2.转子绕组各电磁量特点

在前面已提到，当三相异步电动机负载运行时，由于轴上机械负载转矩的增加，原空载时的电磁转矩无法平衡负载转矩，电动机开始降速，磁场与转子之间的相对运动速度加大，转子感应电动势增加，转子电流和电磁转矩增加，当电磁转矩增加到与负载转矩和空载制动转矩相平衡时，电动机就以低于空载时的转速而稳定运行。由此可见，当负载转矩改变时，转子转速n或转差率s随之变化，而s的变化引起了电动机内部许多物理量的变化。

（1）转子绕组感应电动势及电流的频率为

即转子电动势的频率f2与转差率s成正比，所以转子电路和变压器的二次绕组电路具有不同的特点。

（2）转子旋转时转子绕组的电动势E2s为

上式表明，转子电动势大小与转差率成正比。当转子不动时，s＝1，E2s＝E2，转子电动势达到最大，即转子静止时的电动势；当转子转动时，E2s随s的减小而减小。E2为转子电动势的最大值（也称堵转电动势）。

（3）转子电抗X2s为

式中　L2——转子绕组的每相漏电感；

X2——转子静止时的每相漏电抗，X2＝2πf1L2。

上式表明转子电抗的大小与转差率成正比，当转子不动时，s＝1，X2s＝X2，转子电抗达到最大，即转子静止时的电抗X2。当转子转动时，X2ss随s的减小而减小。

（4）转子电流I2s

由于转子电动势和转子漏电抗都随s变化而变，并考虑转子绕组电阻R2，故转子电流I2s也与s有关，即(www.xing528.com)

上式说明转子电流随s的增大而增大，当电动机启动瞬间，s＝1为最大，转子电流也为最大；当转子旋转时，s减小，转子电流也随之减小。

（5）转子电路的功率因数cosφ2

由于转子每相绕组都有电阻和电抗，是一感性电路。转子电流滞后于转子电动势φ2角度，其功率因数为

上式说明转子功率因数随s的增大而减小。必须注意cosφ2只是转子的功率因数，若把整个电动机作为电网的负载来看，其功率因数指的是定子功率因数，二者是不同的。

4.磁动势平衡方程

当异步电动机空载运行时，主磁通是由定子绕组的空载磁动势单独产生的；异步电动机负载运行时，气隙中的合成旋转磁场的主磁通是由定子绕组磁动势和转子绕组磁动势共同产生的，这一点和变压器相似。由电磁关系可知，定转子磁动势在空间相对静止，因此可以合并为一个合成磁动势，即

其中，F0为励磁磁动势，它产生气隙中的旋转磁场。式（3-28）称为异步电动机的磁动势平衡方程式，它也可以写成

可以认为定子电流建立的磁动势有两个分量：一个是励磁分量F0，用来产生主磁通；另一个是负载分量－F2，用来抵消转子磁动势的去磁作用，以保证主磁通基本不变。这就是异步电动机的磁动势平衡关系，使电路上无直接联系的定、转子电流有了关联，定子电流随转子负载转矩的变化而变化。

5.电压平衡方程式

根据前面分析可知，在异步电动机负载时的定、转子电路中，转子电路的频率为f2且转子电路自成闭路，对外输出电压为零，如图3-13所示。

由图3-13可列出定子电路的电动势平衡方程式为

转子电路的电动势平衡方程式为

式中　Z2s——转子绕组在转差率为s时的漏阻抗，Z2s＝R2＋jX2s。

图3-13　异步电动机的定、转子电路