《电机原理与维修》课件第13章
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电动机的效率与输出功率的
关系特性，即η=f(P2)的关系曲线。
P2
P2
P1 P2 pCu1 pCu2 pFe pm ps
(13-1)
上式中，铁芯损耗pFe和机械损耗pm为不变损耗；定子铜耗
pCu1、转子铜耗pCu2和附加损耗ps均为可变损耗。异步电动机空载
图13-1 异步电动机工作特性曲线
13.2 转矩特性
三相异步电动机的转矩特性是指在电源电压和频率为额定值，
并且电动机固有参数不变的情况下，电磁转矩与输出功率的关系
特性，即T=f(P2)的关系曲线。 电动机稳定运行时，电磁转矩应与负载制动转矩相平衡，即
T=TL，由转矩平衡方程式T=T2+T0可知，T=TL=T2+T0。电动机空载 运行时，电动机轴端输出功率P2=0，则输出转矩T2=0，电磁转矩T 等于空载制动转矩T0。随着负载的增加，电动机轴端输出功率P2 亦将增大，根据电动机的转速特性可以看出，从空载到额定负载
负载附近，功率因数达到最大值。如果负载继续增大并超过额定
负载，因转速下降过多，转差率s增大，转子功率因数下降较多， 导致定子电流中与之平衡的无功分量也增加，电动机的功率因数
cosφ1反而下降，如图13-1所示。因此，电动机应在接近额定负载 状况下工作较为经济。
13.5 效率特性
三相异步电动机的效率特性是指在电源电压和频率为额定值，
空载时，输出功率P2=0，转子转速n接近于同步转速n1，转差 率很小，使转子电动势很小，转子电流I2≈0。此时，定子电流仅 为空载电流I0。随着负载的增大，P2也将增大，转子转速下降， 导致转子转速n与旋转磁场的同步转速n1的差值增大，从而使转子 电动势增大，转子电流也增大，根据异步电动机磁动势平衡关系，
13-3 异步电动机带负载运行时，随着负载的增加，为什么定 子电流会随着转子电流的增加而增加？
13-4 三相异步电动机的空载功率因数约为多少？ 为何这样 低？ 额定负载运行时，功率因数为何会提高？
13-5 根据三相异步电动机的运行特性，说明选择电动机时应 注意的问题。
运行，转速稍有下降，可以认为T2=f(P2)随P2的增加略微上翘。由 于空载转矩T0很小，而且认为它是与P2无关的常数，因此电磁转 矩T与P2的特性曲线将比T2=f(P2)特性曲线平行上移T0数值，如图 13-1所示。
13.3 定子电流特性
三相异步电动机的定子电流特性是指在电源电压和频率为额 定值，并且电动机固有参数不变的情况下，定子电流与输出功率 的关系特性，即I1=f(P2)的关系曲线。
运行时，P2=0，η=0；当负载增加但数值较小时，可变损耗很小，
效率随负载的增加而迅速增加，特性曲线上升很快；随着负载继
续增大，可变损耗也随之增大，当可变损耗等于不变损耗时，电
动机的效率达到最大值。负载再继续增大，可变损耗增加很快，
效率开始降低，如图13-1所示。异步电动机空载或轻载时效率很
低，接近额定负载时 (一般为0.7P ~P )，效率最高。
13.4 功率因数特性
三相异步电动机的功率因数特性是指在电源电压和频率为额
定值，并且电动机固有参数不变的情况下，功率因数与输出功率
的关系特性，即cosφ1=f(P2)的关系曲线。 异步电动机空载运行时，输出功率P2=0，定子电流即为空载
电流I0，主要是建立旋转磁场的励磁电流，而异步电动机的励磁 电流是从电网吸取的无功电流，因此功率因数很低，cosφ1=cosφ0 ＜0.2。随着负载的增大，转子电流有功分量增加，相应定子电 流有功分量也增加，功率因数将随着负载的增加而增加。在额定
空载时，输出功率P2=0，转子电流I2接近于零，转子转速n接 近于同步转速。由负载转矩公式T2=P2/Ω可知，随着负载的增大， 即输出功率的增大，输出转矩也将增大，以达到电磁转矩与负载 转矩平衡。而转子电流增大才能保证电磁转矩增大，也就是说转 子电动势E2s必须增大，因此，转子转速随着负载的增大而下降。 为了保证电动机负载时有较高的效率，转子铜耗不能太大， 因此 负载时转差率限制在比较小的范围内。所以，随着负载的增大， 转速降并不大。三相异步电动机的转速特性是一条稍向下倾斜的 曲线，特性曲线较硬，如图13-1所示。
为补偿转子磁动势因转子电流的增大而增大，定子电流和磁动势
也将增大。也就是说，定子电流I1随着P2的增大几乎成正比例增 大。当P2增大到超过额定值后，因转速下降过多，转子漏抗较大， 转子功率因数cosφ2较低，故为平衡较大的负载转矩就需要更大的 转子电流，所以I1的增大将比原先更快些。三相异步电动机的 I1=f(P2) 曲线如图13-1所示，在正常工作范围内，I1=f(P2) 曲线近 似一条直线，当P2大于PN后，I1=f(P2)曲线为一条向上弯曲的曲线。
第13章 三相异步电动机运行特性
13.1 转速特性 13.2 转矩特性 13.3 定子电流特性 13.4 功率因数特性 13.5 效率特性 习题
13.1 转速特性
三相异步电动机的转速特性是指在电源电压和频率为额定值， 并且电动机固有参数不变的情况下，转子转速与输出功率的关系 特性，即n=f(P2)的关系曲线。
由以上分析可知，异步电动机的效率和功率因数都是在额定 负载附近达到最大值，因此，在选用电动机时，要注意电动机与 负载匹配的问题。选的过小，会造成电动机长期过载运行，影响 电动机的使用寿命；选的过大，会造成电动机效率和功率因数都
习题
13-1 简述异步电动机的转速特性为何是一条稍向下倾斜的曲 线？
13-2 异步电动机在接近额定负载运行时，其功率因数和效率 均达到最大，为什么？
关系特性，即η=f(P2)的关系曲线。
P2
P2
P1 P2 pCu1 pCu2 pFe pm ps
(13-1)
上式中，铁芯损耗pFe和机械损耗pm为不变损耗；定子铜耗
pCu1、转子铜耗pCu2和附加损耗ps均为可变损耗。异步电动机空载
图13-1 异步电动机工作特性曲线
13.2 转矩特性
三相异步电动机的转矩特性是指在电源电压和频率为额定值，
并且电动机固有参数不变的情况下，电磁转矩与输出功率的关系
特性，即T=f(P2)的关系曲线。 电动机稳定运行时，电磁转矩应与负载制动转矩相平衡，即
T=TL，由转矩平衡方程式T=T2+T0可知，T=TL=T2+T0。电动机空载 运行时，电动机轴端输出功率P2=0，则输出转矩T2=0，电磁转矩T 等于空载制动转矩T0。随着负载的增加，电动机轴端输出功率P2 亦将增大，根据电动机的转速特性可以看出，从空载到额定负载
负载附近，功率因数达到最大值。如果负载继续增大并超过额定
负载，因转速下降过多，转差率s增大，转子功率因数下降较多， 导致定子电流中与之平衡的无功分量也增加，电动机的功率因数
cosφ1反而下降，如图13-1所示。因此，电动机应在接近额定负载 状况下工作较为经济。
13.5 效率特性
三相异步电动机的效率特性是指在电源电压和频率为额定值，
空载时，输出功率P2=0，转子转速n接近于同步转速n1，转差 率很小，使转子电动势很小，转子电流I2≈0。此时，定子电流仅 为空载电流I0。随着负载的增大，P2也将增大，转子转速下降， 导致转子转速n与旋转磁场的同步转速n1的差值增大，从而使转子 电动势增大，转子电流也增大，根据异步电动机磁动势平衡关系，
13-3 异步电动机带负载运行时，随着负载的增加，为什么定 子电流会随着转子电流的增加而增加？
13-4 三相异步电动机的空载功率因数约为多少？ 为何这样 低？ 额定负载运行时，功率因数为何会提高？
13-5 根据三相异步电动机的运行特性，说明选择电动机时应 注意的问题。
运行，转速稍有下降，可以认为T2=f(P2)随P2的增加略微上翘。由 于空载转矩T0很小，而且认为它是与P2无关的常数，因此电磁转 矩T与P2的特性曲线将比T2=f(P2)特性曲线平行上移T0数值，如图 13-1所示。
13.3 定子电流特性
三相异步电动机的定子电流特性是指在电源电压和频率为额 定值，并且电动机固有参数不变的情况下，定子电流与输出功率 的关系特性，即I1=f(P2)的关系曲线。
运行时，P2=0，η=0；当负载增加但数值较小时，可变损耗很小，
效率随负载的增加而迅速增加，特性曲线上升很快；随着负载继
续增大，可变损耗也随之增大，当可变损耗等于不变损耗时，电
动机的效率达到最大值。负载再继续增大，可变损耗增加很快，
效率开始降低，如图13-1所示。异步电动机空载或轻载时效率很
低，接近额定负载时 (一般为0.7P ~P )，效率最高。
13.4 功率因数特性
三相异步电动机的功率因数特性是指在电源电压和频率为额
定值，并且电动机固有参数不变的情况下，功率因数与输出功率
的关系特性，即cosφ1=f(P2)的关系曲线。 异步电动机空载运行时，输出功率P2=0，定子电流即为空载
电流I0，主要是建立旋转磁场的励磁电流，而异步电动机的励磁 电流是从电网吸取的无功电流，因此功率因数很低，cosφ1=cosφ0 ＜0.2。随着负载的增大，转子电流有功分量增加，相应定子电 流有功分量也增加，功率因数将随着负载的增加而增加。在额定
空载时，输出功率P2=0，转子电流I2接近于零，转子转速n接 近于同步转速。由负载转矩公式T2=P2/Ω可知，随着负载的增大， 即输出功率的增大，输出转矩也将增大，以达到电磁转矩与负载 转矩平衡。而转子电流增大才能保证电磁转矩增大，也就是说转 子电动势E2s必须增大，因此，转子转速随着负载的增大而下降。 为了保证电动机负载时有较高的效率，转子铜耗不能太大， 因此 负载时转差率限制在比较小的范围内。所以，随着负载的增大， 转速降并不大。三相异步电动机的转速特性是一条稍向下倾斜的 曲线，特性曲线较硬，如图13-1所示。
为补偿转子磁动势因转子电流的增大而增大，定子电流和磁动势
也将增大。也就是说，定子电流I1随着P2的增大几乎成正比例增 大。当P2增大到超过额定值后，因转速下降过多，转子漏抗较大， 转子功率因数cosφ2较低，故为平衡较大的负载转矩就需要更大的 转子电流，所以I1的增大将比原先更快些。三相异步电动机的 I1=f(P2) 曲线如图13-1所示，在正常工作范围内，I1=f(P2) 曲线近 似一条直线，当P2大于PN后，I1=f(P2)曲线为一条向上弯曲的曲线。
第13章 三相异步电动机运行特性
13.1 转速特性 13.2 转矩特性 13.3 定子电流特性 13.4 功率因数特性 13.5 效率特性 习题
13.1 转速特性
三相异步电动机的转速特性是指在电源电压和频率为额定值， 并且电动机固有参数不变的情况下，转子转速与输出功率的关系 特性，即n=f(P2)的关系曲线。
由以上分析可知，异步电动机的效率和功率因数都是在额定 负载附近达到最大值，因此，在选用电动机时，要注意电动机与 负载匹配的问题。选的过小，会造成电动机长期过载运行，影响 电动机的使用寿命；选的过大，会造成电动机效率和功率因数都
习题
13-1 简述异步电动机的转速特性为何是一条稍向下倾斜的曲 线？
13-2 异步电动机在接近额定负载运行时，其功率因数和效率 均达到最大，为什么？