异步电动机的电磁转矩和机械特性(精)
三相异步电动机的功率、转矩和运行特性
19
1.电磁转矩表达式
电磁转矩物理表达式
T
CT
m
I
' 2
cos 2
表明：三相异步电动机的电磁转矩是由
主磁通
与转子电流的有功分量
I
' 2
cos
2
相互作用产生的。
结论：T为m、I2’及cos2的函数，当异步电 动机起动时，转子边电路cos2很低，尽管此
时I2’很大，电磁转矩T却不大。 20
1.电磁转矩表达式
s ( r2)2
s
xk2
令 dT 0，求出当T最大时的转差率sK。
dS
28
3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩
（2）最大电磁转矩 Tmax
sk
C1r2 r12 (x1 C1x2 )2
Tmax
m1 pU12
2 f1
2C1 (r1
1 r12 (x1 x2 )2 )
sk
r2 xk
C1 1 Tmax
总机械功率与电磁功率的关系：
Pm (1 s)Pem
电磁功率、总机械功率与转子铜耗的关系：
Pem : Pm : pCu2 1: (1 s) : s
11
1.功率平衡方程
几个重要关系
pcu2 s Pem
Pm 1 s Pem
结论：从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一 小部分为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。 转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。因 此正常运行时电机的转差率均很小。
40
5.稳定运行问题
机械负载类型
恒转矩负载：转矩与转速无关，TL=C。
离心式负载：n, TL ，如：风机、水泵。
负载性质不同，电机稳定运行区域不一样。
三相异步电动机的电磁转矩和机械特性
利用先进的传感器、控制器和算法，实现三相异 步电动机的智能控制，提高电机响应速度和运行 稳定性。
集成化设计
将电机、减速器和控制器等部件集成在一起，形 成紧凑、高效的一体化系统，降低整体能耗和成 本。
面临的挑战与问题
效率与能耗
尽管三相异步电动机在许多领域已经取得了显著的节能效果，但在 高负载、高转速等极端工况下，仍存在较大的能耗和效率提升空间 。
电磁转矩的大小取决于定子电流的幅值、频率、电动机的磁路结构、转子电阻以 及气隙长度等因素。
电磁转矩的影响因素
定子电流
电源频率
定子电流的大小直接影响电磁转矩的大小 。随着电流幅值的增加，电磁转矩将增大 。
电源频率的变化也会影响电磁转矩的大小 。随着频率的升高，旋转磁场的转速增加 ，导致转子电流和电磁转矩的增大。
改变转差率调速
通过改变转差率的大小来调节 电动机的转速，实现有级调速 。
改变极对数调速
通过改变电动机的极对数来调 节转速，实现有级调速。
转子电阻调速
通过改变电动机转子电阻的大 小来调节转速，实现有级调速
。
控制策略与实现
矢量控制
通过控制电动机的励磁和转矩来实现 精确控制，常用在高性能的调速系统 中。
负载转矩
负载转矩的变化对电动机的转速和转矩也有显著 影响，负载增大，转速下降，转矩增大。
电机参数
电机的参数如电阻、电感等也会影响机械特性， 这些参数的变化会导致电动机性能的变化。
机械特性的应用场景
调速控制
通过改变电源电压或频率，可以实现对电动机转速的精确控制， 广泛应用于各种需要调速的场合。
负载匹配
三相异步电动机可以通过直接启 动、降压启动或软启动等方式启
电工技术：三相异步电动机的转矩与机械特性
二、机械特性
2.人为机械特性
人为地改变电动机地任一个参数（如U1、f1、p、定子回路电阻或电抗、转子 回路电阻或电抗)的机械特性称为人为机械特性。
R2 m1 p U s T 2 R2 ' 2 2f1 ( R1 ) ( X1 X 2 ) s
2 1
二、机械特性
一、电磁转矩
2.参数表达式
Pem T 1
2 m1 I 2
R2 2 R2 m1 pU1 S S 2 2f 1 R2 2 2f 1 R1 ＋ X 1 X 2 p S
T与电源参数（Ｕ1、f1）、结构参数（R、X、m、p）和运行参数（s）有关。 参数表达式用来分析或计算参数的变化对三相异步电动机运行性能的影响。
适用于绕线型异步电动机。
三相异步电动机的人为机械特性很多：
• 降低定子端电压的人为特性； • 改变转子回路的电阻的人为特性；
• 改变定转子回路电抗的人为特性；
• 改变极数后的人为特性； • 改变输入频率的人为特性等 一般重点研究降低定子端电压的人为特性和改变转子回路电阻的人为特性。
二、机械特性
（1） 降ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时的人为机械特性
一、电磁转矩
3.实用表达式
2Tmax T S Sm Sm S
TN 9.55 PN nN
实用表达式应用于工程计算中。 通过铭牌数据求取电动机转矩的方法。
Tmax
PN mTN 9.55m nN
S m S N m 2 m 1
二、机械特性
电动机电磁转矩与转速之间的关系曲线，称为电动机的机械特性。
电压下降： • 理想空载速度不变； 定子电压 变化
《电子电工技术》课件——三相异步电动机的电磁转矩机械特性
此过程电中机I稳2 定运I行1 在新时的,
T 电源提转供速的下功,工率作自于动d增'点大。
2、最大转矩 Tmax ：
电机带动最大负载的能力。
如果TL Tmax电机将会
Tn
Tm0
n
因带不动负载而停转。
最大转矩对应的转差率称临界转差率Sm
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
0 Sm
Sm=
–R—2 X20
得到转矩公式
T
K
R22
sR2 (sX 20)2
U12
三、机械特性
转矩特性 T= f (S) 机械特性 n = f (T)
根据转矩公式 得特性曲线：
T
0
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
n
n
0
s
T
1
三个重要转矩
1、 额定转矩 TN ：
电机在额定电压下，以额
n
n nN0
定转速 nN 运行，输出额 定功率 PN 时，电机转轴
（2）工作时，一定令负载转矩
TL
Tm
a
，否则
x
电机将停转。致使
n 0 (s 1) I2 I1 电机严重过热
3 、 起动转矩 Tst：
电机起动时的转矩。
U1↓→ Tst T R2↑→ Tst↑
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
其中 n 0 (s 1)
Tm R2
Tst
则
Tst
K
Φ
Φ
Φ -
①
③
⑦
二、单相异步电动机的特点：
三相异步电动机的转矩与机械特性
三相异步电动机的转矩与机械特性电磁转矩是三相异步电动机最重要的物理量之一。
而机械特性是它的主要特性之一。
一、三相异步电动机的转矩三相异步电动机的电磁转矩为：将代入上式则有：二、三相异步电动机的机械特性1、*固有机械特性：异步电动机在额定电压和额定电流下，用规定的接线方式，定子电路和转子电路不串接任何电阻或电抗时的机械特性称为固有机械特性（自然机械特性）。
可用四个特征点来描述固有机械特性：1.当T=0点,即抱负空载点（0，n0 ）其中：n0=60f1/p2.电机额定工作点（TN,nN）其中：TN=9.55PN/nN3.启动点（Tst,0），此时n=0,s=1,所以有：4.极值点（nm,Tmax）有：电机固有机械特性的两个重要指标：(1) 启动力量系数(2) 过载力量系数转矩-转差率特性表达式：2、人为机械特性：转变定子电压、电子电流频率、定子电路串入电阻或电抗、转子电路串入电阻或电抗时的机械特性称为电动机的人为机械特性。
1）降电源电压时的人为机械特性当U降低，n0及Sm不变。
Tmax正比于U2。
即在同一转差率的状况下，人为特性与固有特性的转矩之比等于电压的平方和之比。
因此，异步电动机对电压的波动特别敏感。
此外，电网电压下降，在负载转矩不变的状况下，将使电动机转速下降，转差率S增加，电流增大，引起电机发热或烧坏。
2）定子电路串入电阻或电抗时的人为机械特性与降低电源电压时的人为特性类似，所不同的是定子电路串电阻或电抗的最大转矩比直接降压时的最大转矩大些。
3）定子电路串入电阻或电抗时的人为机械特性与降低电源电压时的人为特性类似，所不同的是定子电路串电阻或电抗的最大转矩比直接降压时的最大转矩大些。
Tmax正比于1/f2，Sm正比与1/f，n0正比与f，Tst正比与1/f。
注：转变频率时要保证最大转矩不变，应使U/f不变，因此变频时要转变电压。
三相异步电动机的电磁转矩及机械特性
电动机起动时有最大转矩，可令sk=1 ，则起动 转矩为最大转矩时转子回路所串的电阻应为：
rs xk r2
16
1、三相绕线式异步电动机转子回路串电阻后，下 列参数将如何变化？ （1）起动电流 （2）起动转矩 （3）最大转矩 （4）临界转差率
减小，增大，不变，增大
17
2、若频率为50HZ的三相异步电动机接在频率为 60Hz的电网上运行，电动机下列参数将如何变化？ （1）起动转矩； （2）最大转矩； （3）起动电流。
最大电磁转矩与电源电压平方成正比；临界转差 率与电源电压无关。
转子回路电阻越大，临界转差率越大；最大电磁 转矩与转子电阻无关。
频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小；漏 抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小。
13
3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩
Tmax
pm1
1
U12
1 2 xk
注意：
（1）三相异步机的 Tmax和电压的平方成正比，所
（2）最大电磁转矩 Tmax 最大转矩:电机带动最大负载的能力。
TL Tmax，电机因带不动负载而停转。
电磁转矩
r2
T
pm1
2 f1
U12
s ( r2)2
s
xk2
令 dT 0，求出当T最大时的转差率sK。
dS
10
3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩
（2）最大电磁转矩 Tmax
sk
C1r2 r12 (x1 C1x2 )2
Tmax
m1 pU12
2 f1
2C1(r1
1 r12 (x1 x2 )2 )
sk
r2 xk
C1 1 Tmax
m1 pU12
第二节 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性
第二节三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机转轴上产生的电磁转矩是决定电动机输出的机械功率大小的一个重要因素，也是电动机的一个重要的性能指标。
一、三相异步电动机的转矩特性1、电磁转矩的物理表达式三相异步电动机的工作原理告诉我们，电磁转矩是旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用产生的，设旋转磁场每极的磁通量用Φ表示，它等于气隙中磁感应强度平均值与每极面积的乘积。
Φ表示了旋转磁场的强度。
设转子电流用I2表示。
根据电磁力定律，电磁转矩T em应与Φ成正比、与I2也成正比，即T em∝Φ·I2。
此外转子绕组是一个感性电路，转子电流I2滞后于感应电动势E2，它们之间的相位差角是。
考虑到电动机的电磁转矩对外做机械功，与有功功率相对应。
因此电磁转矩T em还与转子电路的功率因数cos有关，即与转子电流的有功分量I2cos(与E2同相位的电流分量)成正比。
总结以上分析，可列出异步电动机的电磁转矩方程式中KT是一个与电动机本身结构有关的系数。
该公式是分析异步电动机转矩特性的重要依据。
2、转矩特性电磁转矩与转差率之间的关系T em＝(S)称为电动机的转矩特性。
可以推得式中KT’、转子电阻R2、转子不动时的感抗X20都是常数，且X20远大于R2。
由于上式用电机定、转子绕组中的电阻、电抗等参数反映电磁转矩T em和转差率S之间的关系，所以上式又称之为电磁转矩的参数表达式。
由转矩的表达式(4-5)可知，转差率一定时，电磁转矩与外加电压的平方成正比，即T em∝U12。
因此，电源电压有效值的微小变动，将会引起转矩的很大变化。
当电源电压U1为定值时，电磁转矩T em是转差率S的单值函数。
图4-13画出了异步电动机的转矩特性曲线。
二、三相异步电动机的机械特性当电源电压U1和转子电路参数为定值时，转速n和电磁转矩T的关系n=f（T）称为三相异步电动机的机械特性。
机械特性曲线可直接从转矩特性曲线变换获得。
将图4-15中的转矩特性曲线顺时针转动90°，并将s换成n就可以得到三相异步电动机的机械特性曲线，如图4-16所示。
三相异步电机的机械特性
磁路
电流 I
磁通 φ
电动势 E
磁通势 F
电压降 U=IR 磁压降
电阻 R
磁阻 Rm Hl F Rm
欧姆定律
磁路欧姆定律
I U(E) R
F(NI )
Rm
AC
涡流：线圈中通交流时，产生的磁通是交变的。因此， 不仅要在线圈中产生感应电势，而且在铁心内也要产生 感应电势和感应电流，这种感应电流就叫做“涡流”。
直流电机的用途
采用直流电源（干电池、蓄电池）的电机 输出同样的力矩，要比交流电机小得多
（生活中需要电动机，又使用电池的便携产品）
热水器水泵电机、汽车散热风扇、电脑风扇、收录机电机、USB 吸尘器、电动自行车、飞机、剔须刀、VCD、激光扫描仪、激 光打字机、电动玩具、振动功能……
大型轧钢机、大型精密机床、矿井卷扬机等严格要求线速度一致 的地方；
T
K
SR2U12R22 SX 20 2KSR2U 2
R22 SX 20 2
5.27
U,U1---定子绕组相电压，电源电压；
R2------转子每相绕组的电阻；
X20-----n=0时转子每相绕组的感抗；
K-------三相异步电动机的转矩常数。K
m1P
2f1
选择合适的电机型号
第五章 交流电动机的工原理及特性
电动机铭牌上的额定数据 型号 如Y90S-4 额定功率PN (输出的机械功率) 额定电压 UN (220/380V △/Y) 额定频率f (50HZ) 额定电流IN (10.35/5.9A △/Y) 额定转速nN (额定转差率SN) 工作方式 (定额：连续,短时重复,短时 ) 温升(或绝缘等级) 电动机重量
因此选用高速电机较为经济.如极对数P＝1或2
三相异步电动机的机械特性
1. 降低定子端电压U1的人为机械特性
2）最大转矩点
横坐标Tm ：
最大转矩Tm与定子端电压U1的 平方成正比，降低U1之后，最 大转矩Tm的值大幅度减小。
纵坐标nm： nm=n1(1-sm) =n1(1-R2/X2)
用平滑曲线连接这三个坐标 点，就得到了降低定子端电 压U1的人为机械特性。
1.降低定子端电压U1的人为机械特性
降低电压U1对电动机运行 性能的影响：
TL1 TL2
1）最大转矩Tm和启动转矩Tst 都大幅度减小，过载能力λ和 启动能力Kst都显著降低。 如果U1降低得太多，可能会因 为Tst<TL而无法启动，也可能 会因为Tm<TL而堵转。
长期欠压过载运行，电动机绕组的温升会超过允许值而损害 绕组的绝缘，甚至会烧毁绕组。
电动机的电气控制电路要设置欠电压保护：
1）电动机通常由接触器控制。接触器在其线圈电压下降到 85%UN时，会自动释放而切断电路，自带欠压保护功能。 2）低压断路器上有失压脱扣器，在低电压时会自动跳闸， 有欠压失压保护功能。 3）有时需要设置专门的欠电压继电器作欠压保护。
TL1 TL2 TL3
TL4
可采取的措施2：
电动机的固有机械特性
√ 换一台启动转矩Tst大于TL3，额定转矩TN与TL3相当的电动
机，带动TL3重新启动。
运行情况：
TN ≈ TL3，电动机会运行在额定状态附近，运行性能好。
★通过固有机械特性判断电机运行情况
参考答案4：
电动机带负载TL4不能启动， 绕组很快就会烧毁。
第1步： 从产品目录中查出电动机的外部参数值，计算出Tm和sm的 值，代入实用表达式，得到T = f ( s )。在转差率s的取值范 围内，计算出电动机若干个运行点的（s，T）坐标值。
异步电动机机械特性_起动
参数表达式说明，异步电动机的电磁转矩T与定子每 相电压UΦ 平方成正比，若电源电压波动大，会对转矩造 成很大影响。
在电压、频率及绕组参数一定的条件下，电磁转矩T 与转速n之间的关系可用曲线表示。 机械特性曲线： n s s=0 ns sN n N
sm
s=1 0
TN Tst
Tmax T
① 最大转矩Tm 最大转矩对应的临界转差率为：
一、机械特性物理表达式 电磁转矩为：
cos 2 I2 cos 2 m1 (4.44f1 N1k w1 m ) I 2 Pem m1 E2 T 2ns 2f1 s p 60 pm1 N1k w1 cos 2 CT 1 m I 2 cos 2 mI2 2
UN
子功率因数下降 。
R2
0
0.64Tst Tst
Tmax
T
2.转子电路串联对称电阻 由公式可知：sm∝R2；一开始Tst∝R2；而ns和 Tm与R2 无关。 n s
nS
sm sm1 sm2
R2 R2+RΩ1 R2+RΩ2 R2+RΩ3
0 1
Tst
Tst1
Tst2
Tmax
T
分析: 当转子电阻R2增大时，同步转速ns和临界转矩Tm不 变，但临界转差率sm变大，起动转矩Tst随转子电阻R2增 大而增大，直至Tst=Tm。 当转子电阻R2再增大时，起动转矩Tst反而减小。 转子串入对称三相电阻的方法应用于绕线式异步电 动机的起动和调速。
n ns
sm’ sm
s
增大时，同步转速 ns不变，但临界转 矩Tm、临界转差率 sm、起动转矩Tst都 变小。
Rf
0 Tm’ Tmax
三相异步电动机的转矩
b
T
0
2. 最大转矩 Tmax
• 在机械特性曲线的最大值，称 为最大转矩或临界转矩。 此时对应的转差率为 s m (可由 dT/ds = 0 求得) ， 即令
n a n0 nN
bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T
0
dT d KsR2U12 [ 2 ]0 2 ds ds R2 ( sX 20 ) 2 U R2 1 T K 进而可得 max 可得 sm 2 X 20 X 20
一、转矩公式
异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 与 转子电流I2相互作用产生的。它应与电磁功率成正 比，因而与转子的功率因数有关。于是 T I 2 cos 2 K T I 2 cos 2
E1 U1 U1 4.44 f1 N1 4.44 f1 N1
sE 20
0 U1对转矩的影响 n R2 < R2 R2 R2 0 Tmax
T
T
R2对转矩的影响
TNTst
Tmax
可见，TmaxU12,且与转子电阻R2 无关，而 R2 越大 sm也越大。
当负载转矩超过最大转矩时，电动机转速急剧下 降，电动机将停止转动——产生闷车现象。
电动机一旦闷车，电流立即上升6~7倍，电动机 严重过热！以至烧坏。从另一方面考虑，若在很 短时间内过载，在电动机尚未过热就恢复达到正 常状态，未损坏电动机是允许的。因此，最大转 矩也表示电动机具有短时间的过载能力。 定义最大转矩与额定转矩的比值为过载系数λ， 即 Tmax
如某台电动机p2n75kw额定转速nmin则额定转矩为14409550955049正常情况下电动机都工作在特性曲线的ab段当负载转矩增加时电动机转速要降低但对应的电磁转矩却要增加因为ab段比较平坦所以电动机的转速变化不大
三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
图2-30 U1对机械特性的影响
❖ 阻转矩主要是轴上的机械负载转矩T2，此外，还包 括电动机的机械损耗转矩T0。若忽略很小的T0，则 阻转矩为
❖
TC=T2+T0≈T2
❖ 因此可近似认为，只要电动机的电磁转矩动机就可以等速运 行。
❖ 三个重要的转矩
❖ 1) 启动转矩Tst。电动机接通电源瞬间(n=0)的电磁 转矩Tst称为启动转矩。电动机的启动转矩必须大于 静止时其轴上的负载转矩才能启动。通常用Tst与TN 之比表示异步电动机的启动能力，则启动系数λst表 示为
三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
❖ 电磁转矩是三相异步电动机的重要物理量，机械特 性则反映了一台电动机的运行性能。
❖ 1 电磁转矩
❖ 由三相异步电动机的转动原理可知，驱动电动机旋
转的电磁转矩是由转子导条中的电流I2与旋转磁场 每极磁通φ相互作用而产生的。因此，电磁转矩的 大小与I2及φ成正比。由于转子电路既有电阻，也有 感抗存在，故转子电流I2滞后于转子感应电动势E2 一个相位差角φ2，转子电路的功率因数为cosφ2。 因此异步电动机的电磁转矩与φ、I2、cosφ2成正比。
❖ TN=9550×55/1480=354.9 (N·m) ❖ Tst=λSTN=1.3×354.9=461 (N·m) ❖ Tm=λmTN=2.2×354.9=780 (N·m)
图2-28〓转矩特性曲线
❖ 2 机械特性
❖ 如果将图2-28的S坐标换成n坐标，将T轴右移到s=1 处，再将坐标顺时针旋转90°，便得到表示电动机 的转速n和电磁转矩T之间的关系n=f(T)的曲线，称 为电动机的机械特性曲线。如图2-29所示。
图2-29〓机械特性曲线
❖ 由于电动机的电磁转矩与定子相电压U1的平方成正 比，所以机械特性曲线将随U1的改变而变化，图230给出对应不同定子电压U1时的机械特性曲线。图 2-30中，U′1＜U1。由于U1的改变不影响同步转速n0， 所以两条曲线具有相同的n0。电动机的负载是其轴 上的阻转矩。电磁转矩T必须与阻转矩TC相平衡， 即T=TC时，电动机才能等速运行；当T＞TC时，电 动机加速；当T＜TC时，电动机减速。
电机学 异步电动机的机械特性和工作特性
1．异步电动机的机械特性（见图7-1）
(1)异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性可用下式近似地表示：
当s比Smax小得多时，则上式可简化为
式中M——电动机转矩，M·m
Mmax——最大转矩，N·m;
s，Smax——转差率和临界转差率。
(2)负荷转矩Mf=9555P2/n
式中M f——负荷转矩，N·m;
P2——电动机输出功率（即轴上输出功率），kW;
n——电动机转速，r/min。
负荷转矩特性一般有恒功率、恒转矩、平方转矩、递减功率、负转矩五种。
对于各种负荷转矩，电动机的轴上输出功率与转速的关系，见表7-1。
(3)电动机额定转矩
式中M e——电动机额定转矩，N·m;
P e——电动机额定输出功率，kW;
P j——电动机机械损耗，通常可取P j=0. O1P e，kW;
n1——同步转速，r/min；
s——转差率。
2．异步电动机的工作特性(见图7-2)
工作特性一般是指电动机在额定电压和额定频率下运行时，转子转速咒、电磁转矩M、功率因数cos 、效率η和定子电流I1等随输出功率P2而变化的关系。
图7-2中以标么值表示普通异步电动机典型的工作特性曲线。
由图可得出以下几点。
①异步电动机的转速基本上与负荷大小无关，在不超出满载范围内运行时，转速基本不变。
②轻负荷时，功率因数和效率很低，SC C2692AC-40而当负荷增大到大于50%以上额定值时，功率因数和效
率变化很少。
③电磁转矩M和定子电流Il随负荷增大而增大。
三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的机械特性
1.三相异步电动机的电磁转矩
三相异步电动机的转矩:
三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I2相互作用而生成的。
它与Φ和I2 的乘积成正比，此外，它还与转子电路的功率因素cosφ2 有关。
转矩表达式：
式中，K——与电动机结构参数、电源频率有关的一个常数；
U1，U ——定子绕组相电压，电源相电压；
R2——转子每相绕组的电阻；
X20——电动机不动（n＝0）时转子每相绕组的感抗。
2.三相异步电动机的固有机械特性
固有机械特性：
异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中的不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性。
电动机的抱负空载转速：
额定转矩及额定转差率：S=(N1-N2)/N1
转矩－转差率特性的有用表达式，即规格化转矩－转差率特性。
3.三相异步电动机的人为机械特性
人为机械特性：
异步电动机的机械特性与电动机的参数有关，也与外加电源电压、电源频率有关，将关系式中的参数人为地加以转变而获得的特性称为异步电动机的人为机械特性。
电压U的变化对抱负空载转速no和临界转差率Sm不发生影响，但最大转矩Tmax与U2成正比，当降低定子电压时，no和Sm不变，而Tmax大大减小。
在同一转差率状况下，人为特性与固有特性的转矩之比等于电压的平方之比。
因此在绘制降低电压的人为特性时，是以固有特性为基础，在不同的S处，取固有特性上对应的转矩乘降低电压与额定电压比值的平方，即可作出人为特性曲线：
在电动机定子电路中外串电阻或电抗后，电动机端电压为电源电压减去定子外串电阻上或电抗上的压降，致使定子绕组相电压降低。
异步电动机的电磁转矩和机械特性
异步电动机的电磁转矩和机械特性电磁转矩是异步电动机的驱动转矩，本节专题研究之。
一、电磁转矩•基本公式：•与直流电机类似的公式：••根据简化等效电路算出转子电流：•电磁转矩的实用公式：二、机械特性•电动机的机械特性是指电磁转矩与转速之间的关系曲线。
•异步电动机的机械特性就是T-s曲线。
•几个关键点：o起动点o最大转矩点o额定工作点•电动，发电，制动三种运行状态三、最大转矩，过载能力•异步电动机的T-s曲线上有一个最高点；•最大转矩可以根据高等数学中求极值的方法求得。
o令：，求得：o带入转矩公式，可得：•过载能力：最大转矩与额定转矩之比：；（一般在1.6--2.2之间，起重，冶金电动机2-3）•几个重要结论：o最大转矩与电网电压的平方成正比；o最大转矩近似于漏电抗反比o最大转矩的位置可以由转子电阻的大小来调整；o最大转矩的值与转子电阻值没有关系。
•异步电动机调节转子电阻时机械特性的变化。
（看动画T-s）四、异步电动机的起动转矩，起动转矩倍数•作出起动时（s=1)的等效电路，可以直接求得起动电流和起动转矩。
•起动电流指起动瞬间电机从电网吸收的电流,•起动转矩则是起动瞬间电动机的电磁转矩：•如果希望起动转矩等于最大转矩，则：令sm = 1,可得：•对绕线式电动机：以上电阻指的是转子每相电阻与外串电阻之和。
另，实际电阻应反折算。
•几个重要结论：o异步电动机的起动转矩与电压的平方成正比；o总漏抗越大，起动转矩越小；o绕线式异步电动机可以在转子回路串入适当的电阻一增大起动转矩；o当时，起动转矩最大。
五、转矩的实用计算公式：•通过名牌数据求取电动机转矩的方法:•。
03-三相异步电动机转动原理与机械特性知识点
交流异步电动机电磁关系与机械特性1、异步电动机与变压器区别（1）三相异步电动机的电磁关系与变压器相似之处：1）变压器原、副绕组是与同一主磁通Φ相交链，异步电动机中定子和转子绕组与同一旋转磁通Φ相交链。
因此异步电动机中定子和转子绕组相当于变压器的原、副绕组。
2）变压器：Φ变化→e U1≈E1=4.44f N1Φ；异步机：Φ旋转→e U1≈E1=4.44f N1Φ。
3）变压器：I2增大→I1增大，以保持Φ基本不变和达到传递能量目的；异步机：当负载增加时，转子电流I2增大→I1增大，以保持Φ基本不变和达到传递能量目的。
（2）三相异步电动机与变压器的不同之处：1）变压器是静止的；而异步机是旋转的。
2）变压器的磁路是无气隙的。
而异步机中的定子和转子之间是有不大的气隙。
3）变压器中原、副绕组的感应电动势同频率相同。
而异步机中转子感应电动势的频率是随转子转速改变。
2、三相异步电动机电路分析（1）三相异步电动机电路由定子、转子两部分组成。
1）定子电路关系有1111111-)(-E E X I j R I U ≈++=1111444U ΦN f .E ≈=（2）转子电路关系1000026060)(sf pn n n n n n p f =⨯-=-=121222444444sE ΦN sf .ΦN f .E ===2222I jX I R E +=202σ222sX L f X ==π220222)(cos sX R R +=ϕ2202220222222)(sX R sE X R E I +=+=3、转矩关系与机械特性（1）电磁转矩为22022212)(sX R U sR K T +=该式称为三相异步电动机的电磁转矩与机械特性关系，即n =f （T ），其曲线称为机械特性曲线，如图1.1所示。
（2）三个重要转矩1）额定转矩为NN N 9550n P T =2）最大转矩为2021max 2X U K T=3）起动转矩为图1机械特性曲线22022212st X R U R K T +=（4）转矩平衡和能量关系1）转矩平衡关系为220T T T T ≈+=式中，T 为电动机的电磁转矩；T 0为摩擦转矩，一般很小；T 2为电动机的输出转矩，即负载转矩。
三相异步电动机的转矩特性和机械特性
eL2
LL2
di2 dt
因此，对于转子每相电路，有
e2
i2 R2
(eL2 )
i2 R2
LL2
di2 dt
如用复数表示，则为 E2 I2R2 (EL2 ) I2R2 jI2 X2
式中，R2和X2——转子每相绕组的电阻和漏磁感抗
X2 2f2LL2 2Sf1LL2
Sm R2 / X20
U2 Tmax K
2 X 20
通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比
m Tmax / TN
称为电动机的过载能力系数。它表征了电动机能够承受冲击负 载的能力大小，是电动机的又一个重要运行参数。
鼠笼式异步电动机 线绕式异步电动机
m 1.8 ~ 2.2 m 2.5 ~ 2.8
（1）降低电动机电源电压时的人为特性
n0
60 f p
Sm
R2 X 20
n0 nm n0
Tmax
K
U2 2 X 20
Tst
K
R2U 2
R22
X
2 20
Tmax
TN
n0 不变 Sm 不变 Tmax 随着电压的减小而大大地减小 Tst 随着电压的减小而大大地减小
提高，于是E2增加，I2也增加。
三、转矩特性
电磁转矩（以下简称转矩）是三相异步电动机最重要的物理量 之一。机械特性是它的主要特性。
T KmI2 cos2
因为
I2
S4.44 f1N2
R22 ( SX 20 )2
所以 T
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异步电动机的电磁转矩和机械特性
电磁转矩是异步电动机的驱动转矩，本节专题研究之。
一、电磁转矩
∙基本公式：
∙与直流电机类似的公式：
∙
∙根据简化等效电路算出转子电流：
∙电磁转矩的实用公式：
二、机械特性
∙电动机的机械特性是指电磁转矩与转速之间的关系曲线。
∙异步电动机的机械特性就是T-s曲线。
∙几个关键点：
o起动点
o最大转矩点
o额定工作点
∙电动，发电，制动三种运行状态
三、最大转矩，过载能力
∙异步电动机的T-s曲线上有一个最高点；
∙最大转矩可以根据高等数学中求极值的方法求得。
o令：，求得：
o带入转矩公式，可得：
∙过载能力：最大转矩与额定转矩之比：；（一般在1.6--2.2之间，起重，冶金电动机2-3）
∙几个重要结论：
o最大转矩与电网电压的平方成正比；
o最大转矩近似于漏电抗反比
o最大转矩的位置可以由转子电阻的大小来调整；
o最大转矩的值与转子电阻值没有关系。
∙异步电动机调节转子电阻时机械特性的变化。
（看动画T-s）
四、异步电动机的起动转矩，起动转矩倍数
∙作出起动时（s=1)的等效电路，可以直接求得起动电流和起动转矩。
∙起动电流指起动瞬间电机从电网吸收的电
流,
∙起动转矩则是起动瞬间电动机的电磁转矩：
∙如果希望起动转矩等于最大转矩，则：令sm = 1,可得：
∙对绕线式电动机：以上电阻指的是转子每相电阻与外串电阻之和。
另，实际电阻应反折算。
∙几个重要结论：
o异步电动机的起动转矩与电压的平方成正比；
o总漏抗越大，起动转矩越小；
o绕线式异步电动机可以在转子回路串入适当的电阻一增大起动转矩；
o当时，起动转矩最大。
五、转矩的实用计算公式：
∙通过名牌数据求取电动机转矩的方法:
∙。