电工技术：如何表达转矩参数

式（7.3.2）的物理概念虽然清楚，但是运用它来计算很不方便，同时这个公式不能直接表达电磁转矩与转速的关系，为此导出电磁转矩与转速关系的表达式，即参数表达式。由前述已知

当m1=3时，有：

从异步电动机的简化等值电路得

代入式（7.3.3）后，即得异步电动机电磁转矩的参数表达式为

式中，当电压用V，电阻和漏电抗用Ω作单位时，计算出的转矩单位为牛顿·米（N·m）。

式（7.3.4）表明了电磁转矩与电压、频率、电机参数和转差率的关系。当电网电压频率为常数，并且电机参数（电阻和漏电抗）可认为不变时，则电磁转矩仅与转差率S有关。为了进一步揭示电磁转矩与转差率之间的变化规律，使它们的关系更为直观形象，常将它画成曲线，称为T-S曲线，又称为异步电动机的机械特性，如图7.3.1所示。该曲线表示了异步电动机的3种工作状态：0＜S＜1为电动工作状态；S＞1为制动工作状态；S＜0为发电工作状态。由于异步电动机主要工作在电动状态，所以下面着重分析电动机工作状态时的T-S曲线。

图7.3.1　异步电动机的机械特性

转矩参数表达式（7.3.4）是一个S的二次方程式，在某一转差率Sm 时，转矩有一最大值Tm，称为异步电动机的最大转矩（又称临界转矩）。因此将式（7.3.4）对S求导，并令时，可求出产生Tm 的转差率Sm，即：

Sm 称为临界转差率。将式（7.3.5）代入式（7.3.4）可求得最大转差率为

上两式中正号对应于电动状态，负号则对应于发电状态，故只取正号，不取负号。

通常r1≪（X1+2），故上两式可近似变为

由上两式可知：(www.xing528.com)

（1）当电源频率和电动机参数不变时，Tm 与外加电压U1的平方成正比，而临界转差率Sm 与U1无关。

（2）Tm 与转子电阻无关，Sm 则与成正比，因而改变时Tm 大小不变，而使整个T-S曲线随增大向S=1的方向移动，如图7.3.2所示。同时，转子电路串入的电阻越大，转差率S也越大，电动机的转速n就越低，这就是异步电动机改变转子电阻调速的依据。

图7.3.2　T-S曲线

（3）当电源电压及频率不变时，Sm 及Tm 近似地与（X1+）成反比。

Tm 是异步电动机可能产生的最大转矩。如果负载转矩TL＞Tm，电动机将因承担不了而停转。为保证电动机不会因短时过载而停转，电动机必须具有一定的过载能力β，它用最大转矩Tm 与额定转矩TN的比值表示为

过载能力是异步电动机重要性能指标之一，它反映了电动机短时过载的极限。对于一般的异步电动机，β=1.8～2.2；供起重和冶金机械用的YZ、YZR系列异步电动机，β=2.2～2.8。

除了最大电磁转矩外，异步电动机还有另一重要性能指标，即起动转矩。它是异步电动机接上电源开始起动时的电磁转矩，此时S=1（n=0），代入式（7.3.4）得

由式（7.3.8）可见，对于绕线式异步电动机，转子电路串接变阻器（即加大），即能改变TS，从而可改善启动特性。

对于笼型异步电动机，起动转矩TS不能用转子电路串接电阻的方法改变。通常用额定转矩的倍数来表示启动转矩，比值为

称为起动转矩倍数。βS是笼型异步电动机的一个参数，它反映了电动机的起动能力。显然，当TS＞TL时，电动机才能起动起来。在额定负载下，只有βS＞1的笼型异步电动机才能起动。对于某一型号的笼型异步电动机，其βS的数值可从产品目录中查到。