电机特性曲线

如何绘制性能曲线图

作者：刘小鑫

性能曲线图的四个要点

1、空载转速(N0)—指电机不受任何机械阻力或负载时的电压，在轴枝上测得的速度，单位为rpm(每分钟内旋转的圈数)。

2、空载载电流(I0)—指在电机无任何负载的情况下测得的电流量。

3、堵转转矩(Ts)—指因加载引致电机停止旋转时测得的转矩。但建议阁下不要如此操作，因“退磁”或过载可能损坏电机。

4、堵转电流(Is)—指在电机因过载而停止旋转时测得的电流量。

绘制性能曲线图

1、速度曲线—是连接N0(空载转速)点及Ts(堵转转矩)点的曲线，其标示出电机在不同情况下的速度。

2、电流曲线—是连接I0(空载电流)点及Is(堵转电流)点的曲线，其标示出电机在不同情况下的电流量。

3、输出功率曲线—用以表示电机的输出功率，并可用以下公式计算：P=(速度x 转矩)/9500(速度单位为rpm,转矩单位为mNm)。

4、效率曲线—用以表示电机的效率，可用以下公式计算：Eff(%)=(输出功率/(电压x电流))x100

影响电机性能的主要因素

1、输入电压—在保持I0不变的情况下，输入电压增大会令N0、Is及I0增大。

2、串接电阻—在保持N0不变的情况下，串接电阻增大会令Ts及Is减小。

3、绕组的匝数—在保持Ts不变的情况下，绕组匝数增加将令N0、I0及Is增大。

4、绕组的线径—在保持I0及N0不变的情况下，绕组直径增大将令Ts及Is增大。

5、磁通量—在保持Is不变的情况下，磁通量增大将令N0及I0减小。

6、温度—在Is及Ts 减小的情况下，环境温度的上升将令N0及I0增大。

他励直流电动机的机械特性曲线的分析

浅析：他励直流电动机的机械特性 在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下，表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f （T ）曲线，称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 下图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直 流电动机的基本方程式导出。由公式 ， 和 导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图 当电源电压U =常数，电枢回路总电阻R ＝常数，励磁磁通Φ＝常数时，电动机的机械特性如下图所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性 曲线与纵轴的交点为n 0时的转速，称为理想空载转速。 他励直流电动机的机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =

实际上，当电动机旋转时，不论有无负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩， 而电动机的实际空载转速 将低于n 0。由此可见式（1-1）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用 表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大， 越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。 机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明，转速调整率小，则机械特性硬度就高。 电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性 。 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附 加电阻时的机械特性，其方程式为 固有机械特性如下图中的 曲线 所示，由于 较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 他励直流电动机串电阻时的机械特性 人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公 式（1-1）中的参数所获得的机械特性，一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个，他励电动机有下列三种人为机械特性。 （1） 枢串电阻时的人为机械特性 此时 ，人为机械特性的方程式 与固有特性相比，理想空载转速n 0不变，但是，转速降△n 增大 。R pa 越大，△n 0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=a R R =a R pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=

三相异步电机的转矩特性与机械特性(精)

三相异步电机的转矩特性与机械特性 1．电磁转矩（简称转矩） 异步电动机的转矩T 是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I 2相互作用而产生的。电磁转矩的大小与转子绕组中的电流I 及旋转磁场的强弱有关。 经理论证明，它们的关系是： 22cos T T K I ?=Φ （5-4） 其中 T 为电磁转矩 K T 为与电机结构有关的常数 Φ为旋转磁场每个极的磁通量 I 2为转子绕组电流的有效值 ?2为转子电流滞后于转子电势的相位角 若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系，（5-4）修正为： 22122220()T sR U T K R sX '=+ （5-5） 其中 T K '为常数 U 1为定子绕组的相电压 S 为转差率 R 2为转子每相绕组的电阻 X 20为转子静止时每相绕组的感抗 由上式可知，转矩T 还与定子每相电压U 1的平方成比例，所以当电源电压有所变动时，对转矩的影响很大。此外，转矩T 还受转子电阻R 2的影响。图4-15为异步电动机的转矩特性曲线。 2．机械特性曲线 图 5-5 三相异步电动机的机械特性曲线 在一定的电源电压U 1和转子电阻R 2下，电动机的转矩T 与转差率n 之间的n n m (a) T =f (s )曲线

关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性曲线，它可根据式（5-4）得出，如图5-5所示。 在机械特性曲线上我们要讨论三个转矩： 1）．额定转矩T N 额定转矩T N 是异步电动机带额定负载时，转轴上的输出转矩。 29550N P T n = （5-6） 式中P 2是电动机轴上输出的机械功率，其单位是瓦特，n 的单位是转/分，T N 的单位是牛·米。 当忽略电动机本身机械摩擦转矩T 0时，阻转矩近似为负载转矩T L ，电动机作等速旋转时，电磁转矩T 必与阻转矩T L 相等，即T = T L 。额定负载时，则有T N = T L 。 2）．最大转矩T m T m 又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。 最大转矩的转差率为S m ，此时的S m 叫做临界转差率，见图5-5（a ） 最大转矩Tm 与额定转矩T N 之比称为电动机的过载系数λ，即 λ= Tm / T N 一般三相异步的过载系数在1.8~2.2之间。 在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩，而后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩，它必须大于最大负载转矩。否则，就是重选电动机。 3）．起动转矩T st ， T st 为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s ＝１时的转矩。 为确保电动机能够带额定负载起动，必须满足：T st >T N ，一般的三相异步电动机有T st /T N =1~2.2。 3．电动机的负载能力自适应分析 电动机在工作时，它所产生的电磁转矩T 的大小能够在一定的范围内自动调整以适应负载的变化，这种特性称为自适应负载能力。 2 L T n S I T ↑?↓?↑?↑?↑直至新的平衡。此过程中，2I ↑时，1 I ↑? 电源提供的功率自动增加。

电机特性曲线

? ? ? ? ? ? 电气控制与PLC网络教学资源当前位置: 电气控制与PLC网络教学资源> 学习情境> 项目一货物升降机的继电-接触器控制> 正 文 1.1.3三相异步电动机的工作特性 作者: Admin | 来源：| 点击: 517 | 发布时间: 2007-10-07 异步电动机的转矩特性动画演示 一、三相异步电动机的转矩特性 异步电动机的电磁转矩T是由载流导体在磁场中受电磁力的作用而产生的，它使电动机旋转。 式中U1——定子绕组相电压有效值，单位是伏特(V)； f1——定子电源频率，单位是赫兹(Hz)； s——电动机的转差率；

R2——转子绕组一相电阻，单位是欧姆(Ω)； X20——转子不动时一相感抗，单位是欧姆(Ω)； C——与电机结构有关的比例常数。 为了分析方便，将异步电动机的电磁转矩T代替电动机的输出转矩T2 由于电动机的转子参数R2及X20是一定的，电源频率f1也是一定的，故当电源电压U1一定时，上式即表明异步电动机的电磁转矩T只与转差率s有关，因此可用函数式T=f（s）表示，称为异步电动机的转矩特性，画出其图象则称为转矩特性曲线，如图1-13所示。 图1-13异步电动机的转矩特性曲线

二、异步电动机的机械特性 1.电动机的额定转矩的实用计算式 旋转机械的机械功率等于转矩和转动角速度的乘积,对于电动机而言,就有 P2=T2Ω(1-4) 当电动机的输出转矩T2用牛·米(N·m)作单位，旋转角速度Ω用弧度/秒(rad/s)作单位时，输出功率P2的单位是瓦特。 在电动机中计算转矩时输出功率P2的单位是千瓦(kW)，转速n的单位是转/分(r/min)，所以可以将计算公式简化，如在额定状态下转矩公式为 式中T N——电动机的额定转矩，单位是牛·米(N·m)； P N——电动机的额定功率，单位是千瓦(kW)； n N——电动机的额定转速，单位是转/分(r/min).

三相异步电动机的机械特性

三相异步电动机的机械特性 （一）机械特性方程 1）物理表达式：T=CTФmI2’ cosф2 (T是电磁作用的结果) 2）参数表达式： 3) 工程表达式： ——外施电源电压； ——电源频率； ——电机定子绕组参数； ——电机转子绕组参数。 （二）固有机械特性曲线 1．形状(根据工程表达式来说明) AB段（s较大）：为双曲线，T与S成反比。 BO段(s很小)：为直线，T与S 成正比。

2．起动点A，n=0,S=1， 起动转矩倍数KT=TS/TN 一般取0.8~1.8 3.临界点B 临界转差率只与转子电阻有关. 取0.1~0.2 最大转矩与电源电压UI2有关。 过载能力λ=Tm/TN 取1.6~2.2 4.同步点O n=n1 T=0 (理想的空载转速，旋转磁场的转速 ) 5.额定点C 0< SN

2、转子串电阻的人为机械特性——“变软” 当转子回路串电阻时，同步点不变，Sm与转子电阻成正比，转速随电阻增加而减小，最大转矩Tm保持不变，在一定范围内起动转矩有所增加，其特性曲线（红色）所示 3、降低定子电压频率的人为机械特性——“变小” 降低定子电压频率时，同步转速随之下降，从而使得电机转速下降，但特性的硬度基本保持不变。 电动机在工作时要求主磁通保持不变，因此在降低频率的同时，定子电压也要随之降低。

三相异步电动机的机械特性习题

10.3 节 一、填空题 1、异步电动机的电磁转矩是由和共同作用产生的。 2、三相异步电动机最大电磁转矩的大小与转子电阻r2 值关，起动转矩的大小与转子电阻r2 关。 （填有无关系） 3、一台线式异步电动机带恒转矩负载运行，若电源电压下降，则电动机的旋转磁场转速，转差率，转速，最大电磁转矩，过载能力，电磁转矩。 4、若三相异步电动机的电源电压降为额定电压的0.8 倍，则该电动机的起动转矩T st =?T stN 。 5、一台频率为f1= 60Hz 的三相异步电动机，接在频率为50Hz 的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的，起动转矩变为原来的。 6、若异步电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。 7、绕线式异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流，起动转矩。 二、选择题 1、设计在f1= 50Hz 电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60Hz 的电网上，其电动机的（）。 （A）T st 减小，T max 减小，I st 增大（B）T st 减小，T max 增大，I st 减小 （C）T st 减小，T max 减小，I st 减小（D）T st 增大，T max 增大，I st 增大 2、适当增加三相绕线式异步电动机转子电阻r2时，电动机的（）。 （A）I st 减少, T st 增加, T max 不变, s m 增加（B）I st 增加, T st 增加, T max 不变, s m 增加 （C）I st 减少, T st 增加, T max 增大, s m 增加（D）I st 增加, T st 减少, T max 不变, s m 增加 3、一台运行于额定负载的三相异步电动机，当电源电压下降10%，稳定运行后，电机的电磁转矩（）。（A）T em =T N （B）T em = 0.8T N （C）T em = 0.9T N （D）T em >T N 4、一台绕线式异步电动机，在恒定负载下，以转差率s 运行，当转子边串入电阻r = 2r2',测得转差率将为 （）（r 已折算到定子边）。 （A）等于原先的转差率s （B）三倍于原先的转差率s （C）两倍于原先的转差率s （D）无法确定 5、异步电动机的电磁转矩与( )。 （A）定子线电压的平方成正比；（B）定子线电压成正比； （C）定子相电压平方成反比；（D）定子相电压平方成正比。 6、一般电动机的最大转矩与额定转矩的比值叫过载系数，一般此值应( )。 （A）等于1 （B）小于1 （C）大于1 （D）等于0 三、问答题

三相异步电动机的机械特性分解

三相异步电动机的运行特性 摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用 5.1三相异步电动机的运行特性 三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。和直流电动机一样，三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩 与转子转速之间的关系。由于转子转速与同步转速、转 差率存在下列关系，即 （5.1）

则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时，习惯上纵坐标同时表示转速 和转差率，横坐标表示电磁转矩。 三相异步电动机的机械特性有三种表达式，现介绍如下： 5.1.1机械特性的物理表达式 由上一章三相异步电动机的转矩关系知，三相异步电动机转矩的一般表达式为 （5.2）式中为三相异步电动机的转矩系数，是一常数； 为三相异步电动机的气隙每极磁通量； 为转子电流的折算值； 为转子电路的功率因数； 式（5.2）表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比，它是电磁力定律在三相异步电动机的应用，它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性，因此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。 仅从式（5.2）不能明显地看出电磁转矩 与转差率之间的变化规 律。要从分析气隙每极磁通量，转子相电流，以及为转子功率

因数与转差率之间的关系，间接地找出其变化规律。现分析如表5.1所示。 根据表5.1中的分析，可作出曲线、和 分别如图5.2、5.3、5.4所示，据此可得出图5.1所示的机械特性曲 线。曲线分为两段：当较小时(),变化不大，， 与转子相电流成正比关系，表现为AB段近似为直线， 电磁转矩 较大时 ()，如，减少近一 称为直线部分；当 半，很小，尽管转子相电流增大，有功电 不大，使电磁转矩反而减小了，此时表现为段， 流 段为曲线段，称为曲线部分。由此分析知，三相异步电动机的机械特下，产生最大转矩，即点称为最大转矩点，相应的 性在某转差率 转矩为 称为最大转矩，对应的转差率称为临界转差率。 5.1.2机械特性的参数表达式 1.参数表达式的推导：

异步电动机机械特性的MATLAB仿真

辽宁工业大学 实验室开放课题设计（论文） 题目：异步电动机机械特性的MATLAB仿真》 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化 131 学号： 0 ` 学生姓名：徐峰 指导教师：赵丽丽

起止时间：

摘要 异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点，在日常生活中得到广泛的使用。目前，电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂，而仿真是对其进行研究的一个重要手段。MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件，可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上，应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型；在加入相同的三相电压和转矩的条件下，使用实际电机参数，与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。 第一章对异步电机的实验要求做出了相关的描述，第二章对MATLAB仿真软件做了一定的介绍，第三章是对异步电动机的机械特性、启动、制动和正反转进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。 经分析后，表明模型的搭建是合理的。因此，本设计将结合MATLAB的特点，对三相异步电机进行建模和仿真，并通过实际的电动机参数，对建立的模型进行了验证。 关键词：异步电机、数学模型、MATLAB仿真、三相异步电动机

目录 第1章实验任务及要求 (1) 第2章 MATLAB及SIMULINK的介绍 (2) MATLAB介绍 (2) S IMULINK模块的介绍 (3) 第3章仿真实验 (4) 三相异步电动机的机械特性 (4) 三相异步电动机起动的仿真 (6) 三相异步电动机制动仿真 (8) 三相异步电动机正反转仿真 (10) 第4章总结 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)

三相异步电动机的机械特性

三相异步电动机的机械特 性 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

三相异步电动机的运行特性 摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。 固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用 三相异步电动机的运行特性 三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。和直流电动机一样，三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩与转子转速之间的关系。由于转子转速与同步转速 、转差率存在下列关系，即 （）

则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时，习惯上纵坐标同时表示转速和转差率，横坐标表示电磁转矩。 三相异步电动机的机械特性有三种表达式，现介绍如下： 机械特性的物理表达式 由上一章三相异步电动机的转矩关系知，三相异步电动机转矩的一般表达式为 （） 式中为三相异步电动机的转矩系数，是一常数； 为三相异步电动机的气隙每极磁通量； 为转子电流的折算值； 为转子电路的功率因数； 式（）表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比，它是电磁力定律在三相异步电动机的应用，它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性，因此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。 仅从式（）不能明显地看出电磁转矩与转差率之间的变化规律。要从分析气隙每极磁通量，转子相电流，以及为转子功

率因数与转差率之间的关系，间接地找出其变化规律。现分析如表所示。 根据表中的分析，可作出曲线、和分别如图、、所示，据此可得出图所示的机械特性曲线。曲线分为两段：当较小时(),变化不大，，电磁转矩 与转子相电流成正比关系，表现为AB段近似为直线，称为直线部分；当较大时 ()，如，减少近一 半，很小，尽管转子相电流增大，有功电流不大，使电磁转矩反而减小了，此时表现为段，段为曲线段，称为曲线部分。由此分析知，三相异步电动机的机械特性在某转差率下，产生最大转矩，即点称为最大转矩点，相应的转矩为称为最大转矩，对应的转差率称为临界转差率。 机械特性的参数表达式 1.参数表达式的推导：

电动机的机械特性教案

第一章电力拖动系统的动力学基础 【引入】用电动机作原动机的拖动方式，称为电力拖动。现代化矿井使用着大量的生产机械，几乎全部是采用电力拖动的。 第一节机械特性 一、电力拖动装置的组成 通常，一套电力拖动装置由工作机构（生产机械）、电动机、传动机构和控制设备四部分组成。如图1.1.1所示。 图 1.1.1电力拖动系统示意图 1、工作机构 工作机构是生产机械执行工作的机械部分，如提升机的卷筒、钢丝绳及提升容器，采煤机的滚筒与截齿等。电力拖动过程中，负荷的变化往往来自工作机构。 2、电动机 电动机是电力拖动装置的原动机，它的作用是把电源提供的电能转变为机械能用以拖动生产机械运转。 电动机分交流电动机和直流电动机两大类。 3、传动机构 大多数情况下，电动机与工作机构并不直接连接，而是中间还有一套传动机构用来变速或改变运行方式，如联轴器、皮带、链条及减速器等。 4、控制设备 控制设备是控制电动机运转的设备，由各种控制电器和控制电机组成，用以控制电动机的起动、调速、制动和反转等。

除了上述四部分外，还有电源装置，如各种开关柜，上面配有继电保护装置和指示仪表，用以向电动机和控制设备供电。 二、拖动系统的类型 单轴系统：电动机的转轴直接与工作机构的转轴相连接的拖动系统； 多轴系统：电动机和工作机构之间通过若干传动机构相连接的拖动系统。 1、电动运行状态（第一三象限） 其特点是电动机转矩M的方向与 旋转方向(转速n的方向)相同，M为拖 动转矩。电动机从电网取得电能并变为 机械能带动负载运转。 2、制动运转状态（第二四象限） 电动机的转矩M与转速的方向相反，M为制动转矩。此时生产机械带动电动机旋转，电动机吸收机械能并变成电能送回电网或消耗在电阻上。关于制动运转状态的分析将在后面有关章节中讨论。 三、机械特性 1、生产机械的负载特性 生产机械在运转中受到阻转矩的作用。此转矩叫负载转矩M?L反映到电动机轴上即为M L。生产机械的负载特性指其转速n L与负载转矩M L'的关系反映到电动机轴上便是 n=?（M L） 大多数生产机械的负载特性可归纳为以下三种类型： 1) 恒转矩特性 恒转矩特性的特点是负载转矩与转速无关，如图1.1.3所示。矿井提升机、带式输送机等机械具有这种特性。

三相异步电动机的机械特性

三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的运行特性 摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机 械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用 5.1三相异步电动机的运行特性（返回顶部） 三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。和直流电 动机一样，三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩 与转子转速之间的关系。由于转子转速与同步转速 、转差率存在下列关系，即 （5.1） 则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时，习惯上纵坐标同时表示转速和转差率，横坐标表示电磁转矩 。 三相异步电动机的机械特性有三种表达式，现介绍如下： 5.1.1机械特性的物理表达式（返回顶部） 由上一章三相异步电动机的转矩关系知，三相异步电动机转矩的一般表达式为 （5.2） 式中 为三相异步电动机的转矩系数，是一常数； 为三相异步电动机的气隙每极磁通量； 为转子电流的折算值； 为转子电路的功率因数； 式（5.2）表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比，它是电磁 力定律在三相异步电动机的应用，它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性，因 此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。 仅从式（5.2）不能明显地看出电磁转矩 与转差率之间的变化规律。要从分析气隙每极磁通量

因数 ，转子相电流 ，以及为转子功率 与转差率之间的关系，间接地找出其变化规律。现分析 如表5.1所示。 根据表5.1中的分析，可作出曲线 、和 分别如图5.2、5.3、5.4所示，据此可得出图5.1所示的机械特性曲线。曲线分为两段：当较小时( 电磁转矩 与转子相电流 ), 变化不大， ， 成正比关系，表现为AB 段近似为直线， ) ，如 ， 减少近一 称为直线部分；当较大时 ( 半， 很小，尽管转子相电流 增大，有功电流 段， 段为曲线 不大，使电磁转矩

他励直流电动机的机械特性曲线的分析

浅析：他励直流电动机的机械特性 在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下，表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f （T ）曲线，称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 下图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直 流电动机的基本方程式导出。由公式 ， 和 导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图 当电源电压U =常数，电枢回路总电阻R ＝常数，励磁磁通Φ＝常数时，电动机的机械特性如下图所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性 曲线与纵轴的交点为n 0时的转速，称为理想空载转速。 他励直流电动机的机械特性 实际上，当电动机旋转时，不论有无负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩， 而电动机的实际空载转速 将低于n 0。由此可见式（1-1）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用 表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大， 越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。 机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明，转速调整率小，则机械特性硬度就高。 电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性 。 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为 固有机械特性如下图中的 曲线 所示，由于 较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 他励直流电动机串电阻时的机械特性 人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公式（1-1）中的参数所获得的机械特性，一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个，他励电动机有下列三种人为机械特性。 （1） 枢串电阻时的人为机械特性 此时 ，人为机械特性的方程式 与固有特性相比，理想空载转速n 0不变，但是，转速降△n 增大 。R pa 越大，△n 也越大，特性变“软”,这类人为机械特性是一组通过 n 0 ,但具有不同斜率的直线。 如下图所示 （2） 改变电枢电压时的人为机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=0=pa R N ΦΦ=

直流并励电动机的机械特性和调速

实验一直流并励电动机的机械特性和调速 一、实验目的 1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的机械特性。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。 二、预习要点 1、什么是直流电动机的机械特性？ 2、直流电动机调速原理是什么？ 三、实验项目 1、机械特性 保持U=U N和I f=I fN不变，测取n、T2，得到n=f（T2） 2、调速特性 （1）改变电枢电压调速 保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f（U a） （2）改变励磁电流调速 保持U=U N，T2=常数，测取n=f（I f） 四、实验方法 1、实验设备

2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44 3、并励电动机的机械特性 1）按图1-1接线。校正直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω阻值。R f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R1用D44的180Ω阻值。R2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。

图1－1 直流并励电动机接线图 2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（100 mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值： U＝U N，I＝I N，n＝n N。此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。 4）保持U＝U N，I f=I fN，I f2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流 I，转速n和校正电机的负载电流I F（由校正曲线查 a 出电动机输出对应转矩T2）。共取数据9-10组，记录于表1-1中。 表1－1 U＝U N＝V I f=I fN= mA I f2= mA

直流电动机的机械特性

直流电动机的机械特性 直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动机为例介绍其机械特性、起动、反转和调速，他励和并励电动机只是连接方式上的不同，两者的特性是一样的。 直流电机的接线图 图是他励和并励直流电动机的接线原理图。他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的，分别由励磁电源电压Uf和电枢电源电压U两个直流供电；而在并励电动机中两者是并联的，由同一电压U 供电。 并励电动机的励磁绕组与电枢并联，其电压与电流间的关系为： U=E+RaIa 即：Ia=（Ra为电枢电压） If= I=Ia+If≈Ia 当电源电压U和励磁电路的电阻Rf（包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻）保持不变时，励磁电流If以及由它所产生的磁通Φ也保持不变，即Φ=常数。 则电动机的转距也就和电枢电流成正比，T= KTΦIa= KIa这是并励电动机的特点。

当电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T2及空载损耗转距T0相平衡时，电动机将等速转动；当轴上的机械负载发生变化时，将引起电动机的转速、电流及电磁转距等发生变化。，称为： n===－Ｔ＝n0－ 式中 并励电动机的起动与反转 并励电动机在稳定运行时，其电枢电流位：Ia＝，因电枢电阻Ra很小，所以电动机在正常运行时，电源电压U与反电动势E近似相等。 在起动时，n=０，所以E＝kEΦn＝０。这时电枢电流及起动电流为Iast=，由于Ra很小，因此起动电流I ast可达额定电流IN的10～20倍，这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于

电枢电流Ia，这么大的起动电流引起极大的起动转距，会对生产机械的传动机构产生冲击和破坏。 限制起动电流的方法就是在起动时的电枢电路中串接起动电阻Rst，见图。这时起动电枢中的起动电流的初始值为：Iast= 则起动电阻为：Rst=－Ra 一般：Iast=（1.5～2.5）IN 起动时，可将起动电阻Rst放在最大值处，待起动后，随着电动机转速的上升，再把它逐段切除。 注意：直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定要保持接通，不能断开（满励磁起动）。普则，由于磁路中只有很小的剩磁，就有可能发生以下： 要改变电动机的转动方向，就必须改变电磁转距T的方向，可通过改变磁通Φ（励磁电流）或电枢电流Ia的方向实现。 并励电动机的调速 电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速，以满足不同的要求。 由转速公式：n=可知常用的调速方式有调磁调速和调压调速两种。 9.5.1改变磁通Φ（调磁调速） 当保持电源电压U为额定值不变时，调节励磁电路的电阻，改变励磁电流If而改变磁通Φ。 由式n=－Ｔ可见，当磁通Φ减小时，n0升高了，转速降也增大了；但 与Φ2成正比，所以磁通愈小，机械特性曲线也愈陡，但仍有一定的硬度。见图

三相异步电动机在各种运行特性下的机械特性

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 '' 2 12 00 em R m I P s T ==ΩΩ 由异步电动机的近似等效电路，得 ()'22 ' 2 '2 112X U I R R X X s = ??+++ ?? ? 代入T 的公式，即得参数表达式 ) ()(' 212' 21' 22 1 X X s R R s R U m T X +++Ω= 考虑到 0(1)n s n =-， 00260 n 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0dT ds =，可求出产生最大转矩T m 时的转差率S m ()'2 22'112m 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 ()2 122' 011122X m 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。 一般' 112()R X X +，故可得近似公式 ' 2 ' 12 m R S X X =±+ () 2 1' 0122X m mU T X X =± Ω+ 可见：（1）当电动机参数和电源频率不变时，2 m X T U ∝，而S m 与U X 无关； （2）当电源电压和频率不变时，S m 和T m 近似与' 12()X X +成反比； （3）增大转子回路电阻'2R ，只能使S m 相应增大，而T m 保持不变。 最大转矩T m 与额定转矩T N 之比称为过载倍数，也称过载能力，用K T 表示： m T N T K T = 一般异步电动机K T ＝1.8～3.0。对于起重冶金机械用的电动机，可达3.5。 异步电动机起动时，n ＝0，s ＝1，代入参数表达式，可得起动转矩的公式 ()()2' 12 22 ''01 2 1 2 X st m U R T R R X X =Ω+++ 由此式可知，对绕线式异步电动机，转子回路串接适当大小的附加电阻，能加大起动转矩T st ，从而改善起动性能。

三相异步电动机的机械特性习题(精)

10.3节 一、填空题 1、异步电动机的电磁转矩是由 和 共同作用产生的。 2、三相异步电动机最大电磁转矩的大小与转子电阻2r 值 关，起动转矩的大小与转子电阻2r 关。（填有无关系） 3、一台线式异步电动机带恒转矩负载运行，若电源电压下降，则电动机的旋转磁场转速 ，转差率 ，转速 ，最大电磁转矩 ，过载能力 ，电磁转矩 。 4、若三相异步电动机的电源电压降为额定电压的0.8倍，则该电动机的起动转矩=st T _________stN T ?。 5、一台频率为Hz f 601=的三相异步电动机，接在频率为Hz 50的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的 ，起动转矩变为原来的 。 6、若异步电动机的漏抗增大，则其起动转矩 ，其最大转矩 。 7、绕线式异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流 ，起动转矩 。 二、 选择题 1、设计在Hz f 501=电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为Hz 60的电网上，其电动机的（ ）。 （A ）st T 减小，max T 减小，st I 增大 （B ）st T 减小，max T 增大，st I 减小 （C ）st T 减小，max T 减小，st I 减小 （D ）st T 增大，max T 增大，st I 增大 2、适当增加三相绕线式异步电动机转子电阻2r 时，电动机的（ ）。 （A ）st I 减少,st T 增加,max T 不变,m s 增加 （B ）st I 增加,st T 增加,max T 不变,m s 增加 （C ）st I 减少,st T 增加,max T 增大,m s 增加 （D ）st I 增加,st T 减少,max T 不变,m s 增加 3、一台运行于额定负载的三相异步电动机，当电源电压下降10%，稳定运行后，电机的电磁转矩（ ）。 （A ） N em T T =（B ）N em T T 8.0=（C ）N em T T 9.0=（D ）N em T T > 4、一台绕线式异步电动机，在恒定负载下，以转差率s 运行，当转子边串入电阻22r r '=,测得转差率将为（ ）（r 已折算到定子边）。 （A ）等于原先的转差率s （B ）三倍于原先的转差率s （C ）两倍于原先的转差率s （D ）无法确定 5、异步电动机的电磁转矩与( )。 （A ）定子线电压的平方成正比； （B ）定子线电压成正比； （C ）定子相电压平方成反比； （D ）定子相电压平方成正比。 6、一般电动机的最大转矩与额定转矩的比值叫过载系数，一般此值应( )。 （A ）等于1 （B ）小于1 （C ）大于1 （D ）等于0 三、问答题

y同步电动机的机械特性

同步电动机的机械特性 1三相同步电动机的机械特性 同步电机历来是以转速和电源频率保持严格同步著称的，只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。随着电力电子变压变频技术的开发和广泛应用，同步电动机采用电压-频率协调控制后也称为调速电机家族的一员，原来由于供电电源频率固定不变而阻碍同步电动机广泛应用的问题也迎刃而解。例如启动问题，既然频率可以平滑调节，当频率由低调到高时，转速就随之逐步上升，不需要任何其他启动措施，甚至有些数千以至数万千瓦的大型高速同步电动机，还专门配上变压变频装置作为软启动设备。 1.1同步电动机能否在异步转速下运行？ 1.2负载变化时，同步电动机怎样调节？ 异步电动机要靠加大转速差才能提高转矩，而同步电动机只须加大功角就能增大转矩，同步电动机比异步电动机对转矩扰动具有更强的承受能力，能获得更快的动态转矩响应。 1.3同步电动机过载能力

1.4同步电动机的机械特性 当1f =常值时，关系()n f T =称为机械特性。同步电动机的机械特性是一条平行于横轴的直线。 ※特点： 斜率0β=， 硬度α=∞。 ——绝对特硬性 改变电源频率1f 时，转子转速成正比变化，可得到一组平行的人为机械特性。同步电动机的机械特性是一条绝对硬特性，负载转矩在一定范围变化时，稳定转速保持不变，这对一些转速稳定性要求较高的机器非常重要。 2三相同步电动机的起动 三相同步电动机的主要缺点是自身没有启动转矩，即0ST T =。因此无法自己起动。 具体解释：同步电动机电枢接入三相电网，电机内建立起旋转磁场。转速1ω的建立过

。转子励磁程用时很短，可以认为电枢绕组接通电源的瞬间，旋转磁场的转速立刻达到 1 后，其磁场与电枢边的旋转磁场之间作用产生磁力，企图使转子启动起来。以一个定子磁场为观察对象，它以很高的转速经过转子极，对转子极作用，遇到异性磁极时产生吸引力，遇到同性磁极时产生排斥力。由于转子机械惯量大，电磁力短暂的作用不可能使转子同步旋转。因此，同步电动机电枢绕组的旋转磁势对转子直流励磁没有启动转矩，即同步电动机基本机是不会自启动的。 一般有三种起动法：拖动起动法、异步起动法、变频起动法。 1拖动起动法 2异步起动法 3变频起动法

电动机的机械特性教案

电动机的机械特性教案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

第一章电力拖动系统的动力学基础 【引入】用电动机作原动机的拖动方式，称为电力拖动。现代化矿井使用着大量的生产机械，几乎全部是采用电力拖动的。 第一节机械特性 一、电力拖动装置的组成 通常，一套电力拖动装置由工作机构（生产机械）、电动机、传动机构和控制设备四部分组成。如图1.1.1所示。 图 1.1.1电力拖动系统示意图 1、工作机构 工作机构是生产机械执行工作的机械部分，如提升机的卷筒、钢丝绳及提升容器，采煤机的滚筒与截齿等。电力拖动过程中，负荷的变化往往来自工作机构。 2、电动机 电动机是电力拖动装置的原动机，它的作用是把电源提供的电能转变为机械能用以拖动生产机械运转。 电动机分交流电动机和直流电动机两大类。 3、传动机构 大多数情况下，电动机与工作机构并不直接连接，而是中间还有一套传动机构用来变速或改变运行方式，如联轴器、皮带、链条及减速器等。 4、控制设备 控制设备是控制电动机运转的设备，由各种控制电器和控制电机组成，用以控制电动机的起动、调速、制动和反转等。 除了上述四部分外，还有电源装置，如各种开关柜，上面配有继电保护装置和指示仪表，用以向电动机和控制设备供电。 二、拖动系统的类型

单轴系统：电动机的转轴直接与工作机构的转轴相连接的拖动系统； 多轴系统：电动机和工作机构之间通过若干传动机构相连接的拖动系统。 1、电动运行状态（第一三象限） 其特点是电动机转矩M的方 向与旋转方向(转速n的方向)相 同，M为拖动转矩。电动机从电 网取得电能并变为机械能带动负载 运转。 2、制动运转状态（第二四象限） 电动机的转矩M与转速的方向相反，M为制动转矩。此时生产机械带动电动机旋转，电动机吸收机械能并变成电能送回电网或消耗在电阻上。关于制动运转状态的分析将在后面有关章节中讨论。 三、机械特性 1、生产机械的负载特性 生产机械在运转中受到阻转矩的作用。此转矩叫负载转矩M L反映到电动机轴上即为M L。生产机械的负载特性指其转速n L与负载转矩M L'的关系反映到电动机轴上便是 n=（M L） 大多数生产机械的负载特性可归纳为以下三种类型： 1) 恒转矩特性 恒转矩特性的特点是负载转矩与转速无关，如图1.1.3所示。矿井提升机、带式输送机等机械具有这种特性。 图1.1.3 恒转矩负载特性 a一位能负载特性；b一反作用负载特性

三相异步电动机机械特性

1、三相异步电动机合闸后嗡嗡响，转不起来的原因有哪些? 【代码】10914004 【答案】 外部原因：(1)电源缺相；(2)电源电压过低；(3)负载过重。 异步电动机内部故障：(4)定子绕组一相断线；(5)转子断线或断条；(6)气隙不均匀造成扫膛。 2、三相异步电动机断开一相电源时，会出现哪些现象?为什么电动机不允许长时间缺相运行? 【代码】10914014 【答案】现象：(1)声音异常；(2)转子转速下降；(3)输出功率减小；(4)断相电流表无指示，其它两相电流升高；(5)绕组过热使异步电动机温度升高。 后果：当异步电动机缺相运行时，定子三相旋转磁场变为单相脉动磁场，使异步电动机的转矩显著减小，从而转速下降。由于未熔断相电流增大，将使其绕组温度急骤上升，最后导致异步电动机绕组烧毁。 3、什么叫电动机的力矩特性或机械特性？什么叫硬特性？什么叫软特性？ 【代码】10914025 【答案】电动机外加电压不变，转速随负载改变而变化的相互关系叫力矩特性或机械特性，如果负载变化时，转速变化很小的叫做硬特性，转速变化大的叫软特性。 4、中小容量异步电动机一般都有哪些保护？ 【代码】10914035 【答案】 ①短路保护：一般熔断器就是短路保护装置； ②失压保护：磁力起动器的电磁线圈在起动电动机控制回路中起失压保护作用。自动空气开关，自耦降压补偿器一般都装有失压脱扣装置，以便在上述两种情况下对电动机的起过载保护作用； ③过载保护：热继电器就是电动机的过载保护装置。 5、为什么三相异步电动机的启动电流大而启动转矩却不大？ 【代码】 【答案】 答： 三相异步电动机启动时转差率 s=1，启动时转子的功率因数很低，而电动机的转矩与转子绕组的功率因数成正比，电动机启动时转差率 s=1，功率因数最低。因此，虽然启动电流很大，启动转矩却不是很大。 6、说明三相异步电动机在何种情况下其转差率为下列数值：（1）s = 1；（2）0 < s < 1；（3） s = 0；（4）s < 0。 【代码】 【答案】 答： (1)电动机在启动时；（2）电动机异步旋转时；（3）电动机在同步旋转时；（4）电动机的转速超过同步转速时（发电运行时）。 7、在稳定运行的情况下，当负载转矩增加时，异步电动机的转矩为什么也相应增加？当负载转矩大于异步电动机的最大转矩时，电动机将发生什么情况？ 【代码】