三相交流整流子电动机机械特性分析

3.4.3.1 异步电动机的机械特性

1.机械特性的定义

机械特性是说明拖动系统工作情况的重要特性。电动机的机械特性是说明电动机产生的电磁转矩T_M和转速n_M之间的关系，它体现了电动机的带负载能力。电动机在没有人为地改变其参数时的机械特性，称为自然机械特性。

2.机械特性的实用表达式

作为电动机的使用者，要精确地进行计算是比较困难的。所以，在工程计算中，可以通过实用表达式来进行计算：

式中 T_M———电动机的电磁转矩，N·m；

T_K———电动机的临界转矩，也称为最大转矩，N·m；

s———转差率，其定义见式（3-16）；

s_K———临界转差率，是电动机产生临界转矩时的转差率。

3.机械特性的描绘

自然机械特性的形状如图3-31中的曲线①所示，主要决定于三个点的位置：

图3-31 电动机的机械特性

a）普通异步电动机 b）整流子电动机

（1）理想空载点

所谓理想空载，就是假设电动机在旋转过程中，一点阻力都没有。在这种情况下，转子的转速是可以达到同步转速的。所以，理想空载点的坐标是：

T_M=0，n_M=n₁（s=0）

如图3-31a中之A₀点。

（2）起动点

电动机刚接通电源，但转速仍为0（n_M=0，s=1）时称为起动点S。这时的转矩称为起动转矩T_S，也叫堵转转矩。S点的坐标是：

T_M=T_S，n_M=0

如图3-31a中之S₀点。

（3）临界点

临界点的坐标是：

T_M=T_K，n_M=n_K

如图中之K₀点。

4.临界点的求出

（1）临界转矩

通过额定功率P_MN和额定转速n_MN，可以求出额定转矩：

又通过额定转矩T_MN和过载能力k_T可求出临界转矩：

T_K=k_TT_MN （3-23）

式中 k_T———电动机的过载能力。

（2）临界转差率

可通过下式求出：(www.xing528.com)

3.4.3.2 三相整流子电动机的机械特性

1.转矩的实用表达式

令 ε=E_K/E₂ （3-25）

式中 ε———附加系数；

E_K———附加电动势，V；

E₂———转子不动时的副方电动势，V。

则，三相交流整流子电动机的转矩的实用表达式为

2.同步转速

（1）E_K与E_2S同方向

n₁′=n₁（1+ε） （3-27）

式中 n₁′———E_K与E_2S同方向时，二次绕组里加入E_K后的同步转速，r/min。

（2）E_K与E_2S反方向

n₂′=n₁（1-ε） （3-28）

式中 n₂′———E_K与E_2S反方向时，二次绕组里加入E_K后的同步转速，r/min。

式（3-28）说明，当E_K与F_2S反方向时，其理想空载转速将低于旋转磁场的转速，如图3-31b中的A₂点。

式（3-28）说明，当E_K与E_2S同方向时，其理想空载转速将高于旋转磁场的转速，如图3-31b中的A₁点。

3.起动转矩

T_S=T_S0（1±ε） （3-29）

式中 T_S0———未加E_K时的起动转矩，N·m。

当EK与E2S同方向时，取“+”号；EK与E2S反方向时，取“-”号。可见，三相交流整流子电动机的起动转矩是随附加电动势而变的，如图3-31b中的S₁和S₂所示。

4.三相交流整流子电动机的临界点

（1）临界转差率

计算公式是

式中 s_KX———三相交流整流子电动机的临界转差率；

s_K0———未加E_K时的临界转差率。

式（3-30）中，恒有

所以，不论ε是“+”还是“-”，ε越大，sKE和sK0之间的差也越大。

（2）临界转矩

式（3-31）说明，当E_K与E_2S同方向，ε为“+”时，T_KX/T_K0>1，T_KX>T_K0，机械特性如图3-31b中之曲线②所示；而当E_K与E_2S反方向，ε为“-”时，T_KX/T_K0<1，T_KX<T_K0机械特性如图3-31b中之曲线③所示。