§3-6  三相异步电动机的机械特性

    转矩特性曲线T=f（s）表示了电源电压一定时电磁转矩T与转差率S的关系。但在实际应用中，更直接需要了解的是电源电压一定时转速与电磁转矩T的关系，即n= f（T）曲线。这条曲线称为电动机的机械特性曲线。

    在转矩特性曲线中，将S轴变换为n轴，将T轴平移到S=1处，再按顺时针方向旋转90⁰，便得到机械特性曲线n= f（T）。

    为了正确使用异步电动机，应注意n= f（T）曲线上的两个区域和三个重要转矩。

一、稳定区和不稳定区

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转速上升，电磁转矩下降，当转速上升为某一定值时，电磁转矩T与负载转矩相等，此时转速不在上升，稳定运行在AB段。所以BC段为不稳定区，AB段为稳定区。

    异步电动机一般都工作在稳定区域AB段上。在这区域里，负载转矩变化时，异步电动机的转速变化不大。一般仅2%—8%。这样的机械特性称为硬特性。这种硬特性很适宜于金属切削机床等加工场合。

二、三个重要转矩

  1、额定转矩T_e

电动机在额定电压下，以额定转速运行输出额定功率时，其轴上输出的转矩。

因为电动机转轴上的功率等于角速度ω和转矩T的乘积，即P=Tω,故

T_e=P_e/ω_e= P_e×10³/（2πN_e/60）=9550 P_e /N_e

式中：P_e的单位为KW，N_e的单位为r/min, T_e的单位为N.m

异步电动机的额定工作点通常大约在机械特性稳定区的中部。为了避免电动机出现过热现象，一般不允许电动机在超过额定转矩的情况下长期运行，但允许短期过载运行。

  2、最大转矩T_m

电动机转矩的最大值称为最大转矩。

最大转矩是电动机能够提供的极限转矩，由于它是机械特性上稳定区和不稳定区的分界点，故电动机运行中的机械负载不可超过最大转矩，否则电动机的转速将越来越低，很快导致堵转。异步电动机堵转时电流最大，一般达到额定电流的4—7倍，这样大的电流如果长时间通过定子绕组，会使电动机过热，甚至烧毁。因此异步电动机在运行时应注意避免出现堵转。一旦出现堵转应立即切断电源，并卸掉过重的负载。

为了描述电动机允许的瞬间过载能力，通常用最大转矩与额定转矩的比值T_m/T_e来表示，称为过载系数λ。 λ=T_m/T_e  一般λ=1.8—2.5。

  3、起动转矩T_Q

电动机刚接入电源但尚未转动时的转矩称为起动转矩。

如果起动转矩小于负载转矩，则电动机不能起动。与堵转同况。

当起动转矩大于负载转矩时，电动机沿着机械特性曲线很快进入稳定运行状态。

由于起动瞬间S=1（n=0）故由T=CU₁² SR₂/[（R²₂+（SX ₂₀）²]得：

T_Q=CU₁² R₂/[R²₂+X ₂₀²]  起动时f₂很高，（X ₂₀》R₂）故T_Q=CU₁² R₂/ X ₂₀²

异步电动机的起动能力通常用起动转矩与额定转矩的比值T_Q /T_e=λ_Q来表示。λ_Q=0.9—1.8