最新三相异步电动机的各种运行状态
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性原理简述机械特性是指其转速与转矩间的关系，一般表示为。
由于三相异步电动机的机械特性呈非线性关系，所以函数表达式以转速为自变量，转矩为因变量，写为更为方便。
又因转差率s也可以用来表征转速，而且用s表示的机械特性表达式更为简洁，所以对三相异步电动机一般用来表示机械特性，同时将作为横坐标，这样和原的图形是一致的。
一、三相异步电动机机械特性的表达式三相异步电动机机械特性的表达式一般有三种：1．物理表达式其中为异步电机的转矩常数；为每极磁通；为转子电流的折算值；为转子回路的功率因数。
2．参数表达式其中。
3．实用表达式其中为最大转矩，为发生最大转矩时的转差率。
三种表达式其应用场合各有不同，一般物理表达式适用于定性分析与及间的关系，参数表达式可以分析各参数变化对电动机运行性能的影响，而实用表达式最适合用于进行机械特性的工程计算。
二、三相异步电动机的机械特性1．固有机械特性固有机械特性是指异步电动机在额定电压、额定频率下，电动机按规定方法接线，定子及转子回路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性，如图15-1所示。
图15-1 三相异步电动机的固有机械特性下面对机械特性上反映其特点的几个特殊点进行分析：（1）起动点：其特点是：，，起动电流；（2）额定运行点：其特点是：，，；（3）同步速点：其特点是：，，，，点是电动状态与回馈制动的转折点；（4）最大转矩点：电动状态最大转矩点，其特点是：，；回馈制动最大转矩点，其特点是：，；由公式可以看出，。
2．人为机械特性由三相异步电动机机械特性的参数表达式可见，异步电动机的电磁转矩在某一转速下的数值，是由电源电压、频率、极对数及定转子电路的电阻、电抗、、、决定的。
因此人为的改变这些参数，就可得到不同的人为机械特性。
现介绍改变某些参数时人为机械特性的变化：（1）降低电压不变，不变，因为，，，所以降低电压时，、、均减小，其人为机械特性见图15-2。
3.2三相异步电动机的运行
教案（首页）授课班级机电高职1002授课日期课题序号 3.2 授课形式讲授授课时数 2 课题名称三相异步电动机的运行教学目标1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
3．熟悉三相异步电动机的功率关系。
4．了解三相异步电动机的工作特性。
教学重点1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
教学难点1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
教材内容更新、补充及删减无课外作业课后习题教学后记以实物展示学生容易接受送审记录盐城生物工程高等职业技术学校课堂时间安排和板书设计复习5导入5新授60练习5小结5一、电磁转矩二、空载运行与负载运行三、机械特性1、起动转矩及起动过程2、额定转矩3、最大转矩四、三相异步电机的工作特性1、转速特性2、定子电流特性3、定子功率因数特性4、电磁转矩特性5、效率特性课题序号课题名称第页共页教学过程主要教学内容及步骤导入新授三相异步电动机空载运行时，转子的转速接近旋转磁场的转速，转子中的电流接近零。
转轴上的负载增大后，电动机的转速下降，转差率增大，转子导体与旋转磁场间的相对运动速度加大，转子绕组中的电流增大，从电源输入的电功率也随之增大。
电动机带不同负载时，电流、转矩、功率因数、效率等参数均不同，为了高效经济地利用电动机，需要掌握分析异步电动机性能的方法。
异步电动机的工作特性是用好电动机的依据，因此熟悉异步电动机的运行性能，掌握常用的测试方法是很有必要的。
三相异步电动机的运行特性主要是指三相异步电动机在运行时，电动机的功率、转矩、转速相互之间的关系。
一、电磁转矩所谓电磁转矩即是电动机由于电磁感应作用，从转子转轴上输出的作用力矩。
它是衡量三相异步电动机带负载能力的一个重要指标。
为了更好地使用三相异步电动机，我们必须要首先弄清楚电磁转矩同哪些物理量有关。
由于电动机的转子是通过旋转磁场与转子绕组之间的电磁感应作用而带动的，因此电磁转矩必然与旋转磁场的每极磁通Φ和转子绕组的感应电流I2的乘积有关。
第5章异步电动机二
以变压器的运行理论为基础，分析异步电动 机运行时的电磁物理过程，导出电动势和磁动势 的平衡方程式，画出相量图，求出真等效电路。 最后分析它的电磁转矩和运行性能。
§5-1 三相异步电动机运行时的电磁过程
一、异步电动机空载运行时的物理情况
N1 N2 为定子、转子绕组一相串联的匝数
f1
是定子通电频率。
Kw 是绕组因数。
在这种运行状态下，转子绕组中呈有感应电动势，
但由于开路转子电流的为？不会产生电磁转矩，转子 呈禁止不动的（ ）n。 0同此转子绕组切割磁场的速 度和定子绕组相同。
由于定子电流除了产生磁通 m 之外，还产生定 子漏磁通 1 ，它必然在定子绕组中产生漏电动势和 变压器一样用漏抗压降来表示：
U1
I0 F10
I2 F2 0
1 E1 Fm0 m
E1 E 20
二、异步电动机负载运行时的物理情况
特点 转子绕组中出线电流,这一电流也要形成磁动
势和磁场。 （一） 转子磁动势的分析
转子磁动势 F2也是一个旋转磁动势，并在空间 按正弦规律分布，以绕线式异步电动机为例。
（二）绕组归算
用一个相数、每相串联的匝数以及绕组因数 和定子绕组一样的绕组代替经过频率归算后的转 子绕组。
归算后转子各量的归算值用加“ ′”表示。
1、转子电流的归算
根据转子磁动势不变，可得
0.9
m1 2
N1Kw1 p
I2
0.9
m2 2
N2Kw2 p
I2
I I I m2N2Kw2
F1 F2 Fm Bm (m )
或
F1 Fm (F2 )
第九章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态 第一节 三相异步电动机机械特性的三种表达式
U
2 X
(10 17)
R12
(X1
X
' 2
)
2
正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态 考虑 R1 << ( X1 + X2') ,可得：
Sm
R2'
X1
X
' 2
(10 18)
Tm
m1U
2 X
20 ( X1
X
' 2
)
(10 19)
可以看出：
4.几点规律
1)当电动机各参数及电源频率不变时， Tm 与 UX2 成正比，sm 因与 UX 无关而保持不变
二.异步电动机机械特性的参数表达式
采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关系并 进行定量分析
E
' 2
2f1W1kW1 m (10 5)
0
2f
p
(10 6)
T
m1 0
E
' 2
I
' 2
c
os
' 2
(10 7)
E
' 2
I
' 2
Z
' 2
(10 8)
R2'
c
os
' 2
PT
3I
2 2
R2 R f s
(10 44)
转子轴上机械功率为
P2 PT (1 s) (10 45)
s > 1，P2 为负值，即电动机由轴上输入机械功率 转子电路的损耗为
DP2 PT (1 s) (10 45)
DP2 数值上等于 PT 与 P2 之和，所以反接制动时能量损耗极大 3)用途 可以用于稳定下放位能性负载
异步电机有三种运行状态
异步电机有三种运行状态，可运行在发电机状态、电动机状态和电磁制动状态。
当转差率在S<0时，异步电机处于发电机状态；当转差率0<S1时，处于电磁制动状态。
也就是说，当异步电机转子的转速高于同步转速，此时转子的转向与定子旋转磁场的转向相同，处于发电机状态；当转子转向与旋转磁场同方向且转速低于同步转速，处于电动机状态；当转子转向与旋转磁场方向相反，处于电磁制动状态。
根据这一原理，只要用原动机把转子按旋转磁场的方向拖动，加速到超过同步转速，就可使异步电机成为发电机了。
1 异步电机发电的特点由于使用异步电机发电在并网与调速两个主要方面有其独有的特点，因此近年来被风力发电领域所广泛使用。
1.1并网方面不需要同期设备，只需象投电动机那样合闸就行。
电机的容量较大，可用软启动或变频启动等方式。
1.2调速方面异步电机运转时，不象同步电机那样，转速与频率有着严格的对应关系。
异步电机的转速与频率没有严格的对应关系，理论上异步发电机的转差率在-∞<S<0范围内都是发电运行状态。
因此特别适合原动机不好控制的情况。
< P>1.3短路方面从异步发电机负荷特性曲线可知，异步发电机的负荷电流增加到临界值时，发电机电压急剧下降，直至崩溃。
异步发电机三相短路时情况和此相似。
所以当异步发电机发生三相短路时，电压将急剧下降，直至电压崩溃，不会有很大的短路电流。
当发电机发生不对称短路，如单相短路，此时该相绕组相当于一个短路绕组，它将产生去磁效应，最终使电压崩溃。
从以上分析可见，异步发电机无需装设任何形式的短路保护。
2 异步发电机的运行方式和其它发电方式一样，异步机在发电时也有两种运行方式，独立运行与并网运行。
2.1异步发电机独立运行异步发电机独立运行时，由于电机的铁芯中通常会有一些剩磁存在，当电机转子被原动机拖动时，与定子绕组的磁场相互作用，导体中就有感应电流。
载流导体在磁场中运动，又在定子绕组中产生感应电动势。
三相异步电动机在各种运行特性下地机械特性
实验五 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性【思考要点】1． 如何利用现有设备测定三相绕线式异步电动机的机械。
2． 测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。
3． 如何根据所测得的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。
【实验原理】三相异步电动机的定、转子之间没有直接电的联系，它们之间的联系是通过电磁感应而实现的。
一台三相异步电动机的电磁转矩的大小决定了其拖动负载的能力，而三相异步电动机的电磁力矩的大小不仅与电动机本身的参数有关，也和其外加电源的电压有关。
本实验围绕异步电动机的电磁力矩和其参数、外加电压的关系以及各种运行状态等电力拖动问题进行展开。
1. 三相异步电动机的机械特性机械特性是指电动机转速n 与转矩T 之间的关系，一般用曲线表示。
欲求机械特性，先求T 与n 的数学关系式，称为机械特性表达式。
电磁转矩''21200em R m I P s T ==ΩΩ由异步电动机的近似等效电路，得()'22'2'2112X U I R R X X s =⎛⎫+++ ⎪⎝⎭ 代入T 的公式，即得参数表达式)()('212'21'221X X s R R sR U mT X+++Ω=考虑到0(1)n s n =-， 00260n πΩ=， 即可由此式绘出异步电动机的机械特性曲线()n f t =，如图6.24所示。
图6.24 三相异步电动机机械特性机械特性的参数表达式为二次方程，电磁转矩必有最大值，称为最大转矩T m 。
将表达式对s 求导，并令0dTds=，可求出产生最大转矩T m 时的转差率S m()'222'112m R S R X X =±++S m 称为临界转差率。
代入T 的公式则可得T m 的公式()2122'011122Xm U T R R X X =±Ω⎡⎤±+++⎢⎥⎣⎦式中正号对应于电动机状态，负号适用于发电机状态。
三相异步电动机械特性及各种运行状态
n
n0
a1
O
T
－n0
机械功率Pm
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(2) 转子反向的反接制动 ——下放重物
① 制动原理
n
定子相序不变，转子 电路串联对称电阻 Rb。 低速提 a 点 惯性 b 点(Tb＜TL)，升重物
n↓ c 点 ( n = 0，Tc＜TL )
n0
a
b
e TL
Oc
1 T
在TL 作用下 M 反向起动
由参数表达式可知，改变定子电压U1、 定子频率f1、极对数p、定子回路电阻 r1和电抗x1、转子回路电阻r2ˊ和电抗 x2ˊ，都可得到不同的人为机械特性。
（1）降低定子电压的人为机械特性
在参数表达式中，保持其它参数不变， 只改变定子电压U1的大小，可得改变 定子电压的人为机械特性。
讨论电压在额定值以下范围调节的人 为特性（为什么？）
Pe = m1—I2'—2 R定2'子＋s 发Rb出'＜电0功率，向电源回馈电能。
Pm=
(1－s ) ——
轴Pe上＜输0入机械功率(位能负载的位能)。
PCu2 = Pe－Pm
|Pe | = |Pm|－PCu2
—— 机械能转换成电能(减去转子铜损耗等)。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
制动效果 Rb →下放速度 。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(3) 能耗制动过程 —— 迅速停车 2
① 制动原理
b
n
a1
制动前：特性 1。
制动时：特性 2。
a 点 惯性 b 点 (T＜0，制动开始)
O TL
T
n↓ 原点 O (n = 0，T = 0)，制动过程结束。
04实验三、三相异步电动机在各种状态下的机械特性
实验三、三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性执笔：姚立红、罗琴娟、王政一、实验目的了解三相线绕式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。
二、预习要点1. 如何利用现有设备测定三相绕式异步电动机的机械特性。
2. 测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。
3. 如何根据所测出的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。
三、实验项目a) 测定三相绕线式转子异步电动机在Rs=0时，电动运行状态和回馈（发电）制动状态下的机械特性。
b) 测定三相绕线转子异步电动机在Rs=36Ω（70%R2N）时，测定电动状态与反转状态下的机械特性。
c) Rs=36Ω,定子绕组加直流励磁电流I1=0.6I N及I1=I N时，分别测定能耗制动状态下的机械特性。
四、实验设备1. RTDJ36 三相绕线式异步电动机2. RTDJ45 校正过直流电机3. RTT16 三相可调电阻器（0～90Ω）4. RTT16－1三相可调电阻器（0～900Ω）5. RTZN02 智能直流电压，电流表6. RTZN08 智能存储式真有效值电流表7. RTZN09 智能存储式真有效值电压表8. RTZN12 智能转矩，转速，功率表9. RTDJ47-1 电机导轨，测速编码器10.RTT15直流电机励磁电源，电枢电源11. 万用表、呆扳手五、实验方法按图1接线，图中：M用RTDJ36，额定电压：220V，定子绕组Y连接。
用呆扳手安装并固定好。
MG用RTDJ45。
用呆扳手安装并固定好。
交流电流表A1选用RTZN08。
交流电压表V1选用RTZN09。
Rs选用RTT16三组可调电阻，其大小按下列各实验要求选用。
R1选用RTT16－1的可调电阻，其大小按下列各实验要求选用。
R2选用RTT16－1的1800Ω可调电阻。
R3选用RTT16－1的900Ω可调电阻。
测速编码器的输出接至RTZN12。
1. Rs=0时的电动及反馈制动状态下的机械特性（测1、2象限特性）⑴S1合向1位置，S2合向2′位置；M的转子绕组三个红色接线柱相互短接，即Rs=0；R1用1980Ω（即900Ω＋900Ω＋180Ω）。
三相异步电动机的各种运行状态
8.5三相异步电动机的各种运行状态
8.5.1电动运行状态
T与n方向一致， n<n1，0<s<1， T 为拖动转矩，特性 在第Ⅰ、Ⅲ象限。
2
8.5.2 能耗制动
1能耗制动基本原理
• 三相异步电动机处于电动运 行状态的转速为n，如果突然 切断电动机的三相交流电源， 同时把直流电通入它的定子 绕组，例如开关K1打开、K2 闭合，结果，电源切换后的 瞬间，三相异步电动机内形 成了一个不旋转的空间固定 磁动势，用F=表示。
• 磁通势与转子相对转速为-n
• •
F~的转速，即同步转速为
能耗制动转差率 n
n1
60 f1 p
n1
• 转子绕组感应电动势的大小与频率则为:
E2 E2
f2 f1
7
三相异步电动机能耗制动的等值电路
8
4、能耗制动的机械特性
能耗制动时，铁损耗很小，可以 忽略。这样一来，根据等值电路画出电 动机定子电流、励磁电流及转子电流之 间的相量关系如右图所示。
14
机械功率为 从定子到转子的电磁功率为
转子的铜耗为
说明两部分能量全部消耗在电阻上，一部分消 耗在转子本身的内阻R2上，因R2很小，故能量 大部分消耗在外串电阻RS上。这样可以减小转 子发热程度
15
特点和应用
特点： s>1 ，运行过程中能量消耗多，改变
转子串接电阻，可变速度。 应用：
适用于位能性负载下放重物。
鼠笼式电机转子回路无法串电阻，因此反接制动不能过于 频繁
13
8.5.4 倒拉反转运行
拖动位能性恒转矩负载运行 的三相绕线式异步电动机， 若在转子回路内串入一定值 的电阻，电动机转速可以降 低。如果所串的电阻超过某 一数值后，电动机还要反转， 称之为倒拉反转制动运行状 态。倒拉反转运行时负载向 电动机送入的机械功率是靠 着负载贮存的位能的减少， 是位能性负载倒过来拉着电 动机反转
三相异步电动机工作原理及运行分析2
3 pU 12 r2′ / s T= ′ 2πf1 [(r1 + r ′ / s ) 2 + ( x1σ + x 2σ ) 2 ]
极对数; 式中 p — 极对数 U 1 — 电动机相电压； 电动机相电压； f1 — 定子频率； 定子频率； x 定子绕组的电阻和电抗； r1 、σ 1 — 定子绕组的电阻和电抗； x′ 转子绕组的折算电阻和电抗。 r2′ 、2σ — 转子绕组的折算电阻和电抗。
通过机械特性曲线， 通过机械特性曲线，可以看到三相异步 电动机具有以下一些特点。 电动机具有以下一些特点。 (1)在起动的瞬间，即s=1时的电磁转矩 在起动的瞬间， 在起动的瞬间 时的电磁转矩 称为起动转矩 Tst 。通过数学分析的方法可 起动时，电动机的起动电流很大， 知，起动时，电动机的起动电流很大，但 转子功率因数很小， 转子功率因数很小，而 T = CT Φ m I 2 cos φ 2，故起 动转矩并不很大。 动转矩并不很大。
三相异步电动机 工作原理及运行分析(2) 工作原理及运行分析
复习旧课要点—— 复习旧课要点 1.三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的工作原理 电动机运行、发电机运行、 电动机运行、发电机运行、制动状态下运行 2.三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 功率、损耗的含义；功率平衡关系； 功率、损耗的含义；功率平衡关系；转矩平 衡方程
sm = ′ r2′ + rst r + ( x1σ + x ′ σ ) 2
2 1 2
=1
此时在转子回路中应串入电阻的折算值 为 r ′ = r + (r ′ + ( x + x′ ) − r ′。若转子回路串入的电 s 阻超过该值， >l，说明电动机的起动转矩 阻超过该值， ， 变小。 变小。
第九章 三相异步电动机的基本结构及运行分析
第九章 异步电动机
第一节 基本结构、分类及铭牌
３．气隙
异步电机的气隙是很小的，中小型电机一般为０．２～２ ｍｍ。气隙越大，磁阻越大，要产生同样大小的磁场，就需要 较大的励磁电流。由于气隙的存在，异步电机的磁路磁阻远比 变压器为大，因而异步电机的励磁电流也比变压器的大得多。 变压器的励磁电流约为额定电流的３％，异步电机的励磁电流 约为额定电流的 ３０％。励磁电流是无功电流，因而励磁电 流越大，功率因数越低。为提高异步电机的功率因数，必须减 少它的励磁电流，最有效的方法是尽可能缩短气隙长度。但是 气隙过小会使装配困难，还有可能使定、转子在运行时发生摩 擦或碰撞，因此，气隙的最小值由制造工艺以及运行安全可靠 等因素来决定。
第一节 基本结构、分类及铭牌
一、三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组 成，转子装在定子内腔里，借助轴承被支撑在两个端盖上。 为了保证转子能在定子内自由转动，定子和转子之间必须有 一间隙，称为气隙。
１．定子
定子由定子三相绕组、定于铁心和机座组成。 定子三相绕组是异步电动机的电路部分，在异步电动机的运行 中起着很重要的作用，是把电能转换为机械能的关键部件。 定子三相绕组的结构是对称的，一般有六个出线U1U 2 V1V2 W1W2 置于机座外侧的接线盒内，根据需要接成星形或三角形
（７）极相组
极相组是指一个磁极下属于同一相的线圈按一定方式串联成的 线圈组。
第九章 异步电动机
第二节 交流绕组
２．交流绕组的基本要求
（１）在一定的导体数下，绕组的合成电势和磁势在波形上应 尽可能为正弦波，在数值上尽可能大，而绕组的损耗要小，用 钢量要省。 （２）对三相绕组，各相的电势和磁势要求对称而各相的电阻和 电抗都相同。为此必须保证各绕组所用材料、形状、尺寸及匝数 都相同且各相绕组在空间的分布应彼此相差１２０°电角度。
三相异步电动机的工作原理和运行状态(精)
外力反向拖动
电网驱动
原动机正向拖动
n 定义：同步转速 n 与转子转速 之差对同步转速之 1 比称为转差率，用字母s表示，即
n1 n s n1
n (1 s)n1
电动机转速为 n时的转差率称为额定转差率 N
n1 n N sN n1
s:N
nN ( 1 s N )n1
一般 s在 N 0.01～0.06之间。
三、异步电机的三种运行状态 根据转差率大小和正负情况，异步电机有电动机
5.4.1 三相异步电动机的基本工作原理
定子三相对称绕组通入
ห้องสมุดไป่ตู้
三相对称电流时，将产 生旋转磁场。 转子导体切割磁力线感 应电动势 该电动势在闭合的转子 绕组中产生电流。 载流的转子绕组在旋转 磁场中，将受到电磁力 作用。 使转子以转速随着定子 旋转磁场同向旋转。
F1
f
n1
n
二、 转差率 显然，同步转速 n1与转子转速 n 之间是有差异的。
运行、发电机运行和电磁制动运行三种运行状态。
电磁转矩为制动性质 电磁转矩为驱动性质 电磁转矩为制动性质 定子从电网输入功率 定子从电网输入功率 定子向电网输入功率 转子输入机械功率 转子输入机械功率 转子输出机械功率 同方向 n n n1与 n 与 反向 与 同方向 n n 1 1 ＜n＜0 短时运 n1＜n＜ 小型异 0＜n＜n1 主要运 行状态 1＜s＜ 行状态 ＜s＜0 步发电机 0＜s＜1
三相异步电动机的三种运行状态要点
专注
专心
电机控制技术
——三相异步电动机的 基本原理
工作单位：邢台职业技术学院
主讲：马军强
目
1
2
录
三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机的三种运行状态
二、三相异步电动机的三种运行状态
异步电动机运行在电动状态、发电状态和电磁制动状态。
（一）电动运行状态
如果转子顺着旋转磁场的方向旋转，且 0 n n1 也就是0 s 1 ，电机处于电动状态。
s 1
谢谢！Βιβλιοθήκη 二、三相异步电动机的三种运行状态
（二）发电运行状态
如果用原动机拖动转子顺旋转磁场的方向旋转，使转子的转速高于旋转磁 场的转速，即 n n1 ， s 0 ，异步电机便运行于发电状态。
二、三相异步电动机的三种运行状态
（三）电磁制动运行状态
假设在某种外因（这外因可能是电的，也可能是机械的）作用下，使转子 反着旋转磁场方向转动，即n 0 ， 时，电机就运行于电磁制动状 态，
三相异步电动机的空载运行
旋转磁场
当三相异步电动机的三相绕组接通三相电源后，电流在三相对称的绕组中产生旋转 磁场。
旋转磁场的极数与电源的相数相等，在电源频率不变的情况下，旋转磁场的转速恒 定。
旋转磁场的转向与电流的相序有关，当电流的相序改变时，旋转磁场的转向也随之 改变。
03 空载运行状态
空载电流
空载电流是指电动机在空载情况下，即没有任何负载时的电 流。这个电流通常比额定电流小，因为电动机在没有负载的 情况下运转，不需要克服机械阻力，所以运转电流较小。
空载电流的大小取决于电动机的设计和制造质量，以及电动 机的额定电压和频率。一般来说，电动机的空载电流不应该 超过额定电流的30%。
空载损耗
空载损耗是指电动机在空载运行时的能量损耗，主要包括 铁损和铜损。铁损是指电动机在空载时，由于磁场的存在 而产生的铁芯损耗；铜损是指电动机在空载时，由于电流 流过绕组而产生的电阻损耗。
空载运行的重要性
检查电动机的安装和接线是否正 确
通过空载运行可以检查电动机的安装是否 稳固，接线是否正确，确保电动机能够正 常启动和运转。
确定电动机的机械性能
空载运行可以初步了解电动机的机械性能 ，如转动是否灵活、是否有异常声音等， 有助于及时发现并排除潜在的机械故障。
验证电动机的电气性能
保护电动机和电网
系统的稳定性。
缺点
1 2 3
效率低
在空载状态下，电动机的效率较低，因为此时电 动机的损耗较大，而输出功率较小。
启动困难
对于重载启动的电动机，如果处于空载状态，启 动可能会变得困难，因为此时电动机的启动转矩 较小。
温升过高
在长时间的空载运行中，电动机的绕组温度可能 会升高，如果长时间处于高温状态，可能会影响 电动机的性能和使用寿命。
三相异步电动机的机械特性及各种运转状态要点
1、异步电动机机械特性的三种表达式
1)当电动机各参数及电源频率不变时，Tm与U x成正比，sm保持不变。
成正比 2）当电源频率及电压不变时，sm与Tm近似地与X 1 X 2
之值无关，sm与R2 成正比。 3）Tm与R2
若负载转矩大于电动机的最大转矩，电动机停机或无法起动， 为保证电机不会因短暂过载而停机，电动机必须具有一定的过载能 力，用过载倍数KT表示：
定义: 将最大电磁转矩 Te max 与额定转矩 （或过载能力），用 K T 表示，即：
KT Tm TN
的比值定义为最大转矩倍数
KT: 一般电动机为1.8~3.0,冶金起重等电动机可达3.5
1、异步电动机机械特性的三种表达式
此外，由图6.50还可以看出：三相异步电动机的机械特性曲线 可分为两个区域：（1）稳定运行区域；（2）不稳定运行区域。 稳定运行区域： 在此区域内， 0 s sm ， n1 (1 sm ) n n 。此时，机械特性向下 1 倾斜，无论是对于恒转矩负载还是对于风机、泵类负载，电力拖动 系统可以稳定运行； 不稳定运行区域： 0 n n1 (1 sm ) 。此时，对于恒转矩负载， 在此区域内，sm s 1 ， 系统将无法稳定运行；而对于风机、泵类负载，尽管系统可以稳定 运行，但由于转速太低，转差率较大，转子铜耗较大，三相异步电 动机将无法长期运行。
1、异步电动机机械特性的三种表达式
• （1）物理表达式 • 电磁转矩为：
cos 2 I2 cos 2 m1 (4.44f1 N1k w1 m ) I 2 Pem m1 E2 T 2n1 2f1 1 60 p pm1 N1k w1 cos 2 CT mI2 cos 2 mI2 2
第15讲 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态
动 基
sm
R2 R12 ( X1 X 2 )2
础
同步转速ns不变 Tmax、Tst、Sm将随Rf增大而减小 也用于笼型异步电动机的减压起动 。
22
（五）转子电路接入并联阻抗
起动初期，转子频率sf1较大，
Xst=2πsf1Lst较大，转子电流的大部分
电 机
将流过电阻Rst； Rst决定了起动电流 和起动转矩；
础 机械特性
物理表达式
参数表达式
实用表达式
3
一、物理表达式
机械特性的物理表达式：
电
T CT1mI2 cos 2
机 CT1 ——异步电动机的转矩系数 及 拖 Φm ——异步电动机每极磁通
CT 1
pm1N1kw1 2
动 基 I 2 ——转子电流的折算值
础 cos2——转子电路的功率因数
2
R12
(
X1
X 2
)2
2s ( X1 X 2 )
拖
动 基 结论： 础 1）当电动机各参数及电源频率不变时，Tmax与Uφ2成正比，
sm则保持不变，与Uφ无关；
2）当电源频率及电压不变时，sm与Tmax近似地与X1+X2′成 反比；
3）Tmax与R2′之值无关，sm则与R2′成正比。
因此
I 22
1 sN
I22z
1 sz
T
Pe
s
1
s
m1 I 22
R2 s
由于n下降→ sz＞sN，故I2z′＞ I2N′，即U φ降低后电动机电 流将大于额定值，电动机如长时连续运行，最终温升将超
异步电机有三种运行状态
异步电机有三种运行状态，可运行在发电机状态、电动机状态和电磁制动状态。
当转差率在S<0时，异步电机处于发电机状态；当转差率0<S1时，处于电磁制动状态。
也就是说，当异步电机转子的转速高于同步转速，此时转子的转向与定子旋转磁场的转向相同，处于发电机状态；当转子转向与旋转磁场同方向且转速低于同步转速，处于电动机状态；当转子转向与旋转磁场方向相反，处于电磁制动状态。
根据这一原理，只要用原动机把转子按旋转磁场的方向拖动，加速到超过同步转速，就可使异步电机成为发电机了。
1 异步电机发电的特点由于使用异步电机发电在并网与调速两个主要方面有其独有的特点，因此近年来被风力发电领域所广泛使用。
1.1并网方面不需要同期设备，只需象投电动机那样合闸就行。
电机的容量较大，可用软启动或变频启动等方式。
1.2调速方面异步电机运转时，不象同步电机那样，转速与频率有着严格的对应关系。
异步电机的转速与频率没有严格的对应关系，理论上异步发电机的转差率在-∞<S<0范围内都是发电运行状态。
因此特别适合原动机不好控制的情况。
< P>1.3短路方面从异步发电机负荷特性曲线可知，异步发电机的负荷电流增加到临界值时，发电机电压急剧下降，直至崩溃。
异步发电机三相短路时情况和此相似。
所以当异步发电机发生三相短路时，电压将急剧下降，直至电压崩溃，不会有很大的短路电流。
当发电机发生不对称短路，如单相短路，此时该相绕组相当于一个短路绕组，它将产生去磁效应，最终使电压崩溃。
从以上分析可见，异步发电机无需装设任何形式的短路保护。
2 异步发电机的运行方式和其它发电方式一样，异步机在发电时也有两种运行方式，独立运行与并网运行。
2.1异步发电机独立运行异步发电机独立运行时，由于电机的铁芯中通常会有一些剩磁存在，当电机转子被原动机拖动时，与定子绕组的磁场相互作用，导体中就有感应电流。
载流导体在磁场中运动，又在定子绕组中产生感应电动势。
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8.5.4回馈制动运行状态(再生发电制动)
运行在正向电动状态的三相 异步电动机，当拖动的负载是位 能性质的负载时，如果进行反接 制动停车，当转速降到零时，若 不采取停车的措施而听其自然， 那么电动机将会反向启动，最后 运行在反向回馈制动状态。
E点的转差率为
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能量关系
异步电动机输出的机械功率 电磁功率
三相异步电动机的各种 运行状态
8.5三相异步电动机的各种运行状态
• 交流电力拖动系统运行时，在拖动各种不同负载的条件下 ，若改变异步电动机电源电压的大小、相序及频率，或者 改变绕线式异步电动机转子回路所串电阻等参数，三相异 步电动机就会运行在四个象限的各种不同状态。
• 三相异步电动机各种运行状态的定义方法与直流电动机是 一致的。异步电动机的电磁转矩和转子的转速是同方向时 ，电动机运行与电动状态，若电磁转矩和转速的方向相反 时，电动机处于制动状态，而在制动运行状态中，根据转 矩和转速的不同情况，又可分为：回馈制动、反接制动、 倒拉反转及能耗制动等。
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机械功率为 从定子到转子的电磁功率为
转子的铜耗为
说明两部分能量全部消耗在电阻上，一部分消 耗在转子本身的内阻R2上，因R2很小，故能量 大部分消耗在外串电阻RS上。这样可以减小转 子发热程度
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特点和应用
特点： s>1 ，运行过程中能量消耗多，改变
转子串接电阻，可变速度。 应用：
适用于位能性负载下放重物。
鼠笼式电机转子回路无法串电阻，因此反接制动不能过于 频繁
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8.5.4 倒拉反转运行
拖动位能性恒转矩负载运行 的三相绕线式异步电动机， 若在转子回路内串入一定值 的电阻，电动机转速可以降 低。如果所串的电阻超过某 一数值后，电动机还要反转， 称之为倒拉反转制动运行状 态。倒拉反转运行时负载向 电动机送入的机械功率是靠 着负载贮存的位能的减少， 是位能性负载倒过来拉着电 动机反转
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8.5.3 反接制动
反接制动过程: 处于正向电动运行的三相绕线式异步电 动机，当改变三相电源的相序时，电动机便进入了反接 制动过程. 反接制动过程中，电动机电源相序为负序。
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机械功率为 从定子到转子的电磁功率为
转子的铜耗为
转子回路中消耗了从电源输入而来的电磁功率及由负载 送入的机械功率，数值很大，在转子回路中必须串入较 大的外串电阻，以消耗大部分转子回路铜损耗，保护电 动机不致由于过热而损坏。所谓大电阻是指比起动电阻 阻值还要大
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从图上我们可以看出,如果电动机拖 动负载转矩较小的反抗性恒转矩负 载运行，或者拖动位能性恒转矩负 载运行，这两种情况下，如果进行 反接制动停车，那么必须在降速到n ＝0时切断电动机电源并停车，否则 电动机将会反向起动，三相异步电 动机反接制动停车比能耗制动停车 速度快，但能量损失较大。一些频 繁正、反转的生产机械，经常采用 反接制动停车接着反向起动，就是 为了迅速改变转向，提高生产率
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异步电动机各种运行状态
• 实际的三相异步电动机根据生产机械的工艺 需要，可运行在各种运行状态。
20
结束语
谢谢大家聆听！！！
21
2
三相异步电动机能耗制动的等值电路
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4、能耗制动的机械特性
能耗制动时，铁损耗很小，可以 忽略。这样一Байду номын сангаас，根据等值电路画出电 动机定子电流、励磁电流及转子电流之 间的相量关系如右图所示。
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能耗制动拖动位能性恒转矩负载，当速度到达零点时， 不仅要切断直流电源而且还要抱闸设备。 能耗制动的鼠笼式异步电动机 能耗制动的绕线式异步电动机