三相异步电动机转矩与功率的关系

三相异步电动机的基本工作原理和结构三相异步电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域。

它的基本工作原理和结构对于了解电动机的工作原理和性能具有重要意义。

一、基本工作原理三相异步电动机的基本工作原理是利用电磁感应和电磁力相互作用的原理。

它由定子和转子两部分组成。

1. 定子：定子由三个相位相隔120度的绕组组成，每个绕组被连接到一个相位的交流电源上。

当交流电源通电时，定子的绕组中会产生交变电磁场。

2. 转子：转子由导体材料制成，通常是铜或铝。

转子内部的导体形成了一组绕组，称为转子绕组。

转子绕组与定子绕组之间存在磁场的相互作用。

当交流电源通电后，定子绕组中的交变电磁场会感应出转子绕组中的电流。

由于定子绕组和转子绕组之间存在磁场的相互作用，转子绕组中的电流会产生电磁力，使转子开始旋转。

由于定子绕组中的电流是交变的，所以转子会不断地受到电磁力的作用，从而保持旋转。

二、结构特点三相异步电动机的结构特点主要包括定子、转子和机壳三部分。

1. 定子：定子通常由一组三相绕组和铁芯组成。

绕组通过固定在定子槽中的方法固定在铁芯上。

绕组的数量和连接方式与电机的功率和转速有关。

2. 转子：转子一般由铁芯和绕组组成。

转子绕组通常是通过槽和导条的形式固定在铁芯上。

转子绕组的数量和连接方式也与电机的功率和转速有关。

3. 机壳：机壳是电机的外壳，通常由铸铁或铝合金制成。

机壳的作用是保护电机内部的部件，同时起到散热和隔离的作用。

三、工作特性三相异步电动机具有一些特殊的工作特性。

1. 转速：三相异步电动机的转速与电源的频率和极数有关。

当电源频率恒定时，电动机的转速与极数成反比。

这意味着可以通过改变电源频率或改变电动机的极数来实现不同的转速要求。

2. 启动特性：三相异步电动机的启动通常需要较大的起动电流。

为了降低启动时的电流冲击，通常采用起动装置，如星角启动器或自耦变压器。

3. 转矩特性：三相异步电动机的转矩与电动机的电流成正比，并且与电动机的功率因数有关。

三相异步电机转矩
三相异步电机转矩的大小与以下几个因素有关：
1.电流：三相异步电机的转矩与电流成正比关系。

电流越大，转矩越大。

但电流过大可能导致电机过热，所以需要在满足负载需求的前提下，合理控制电流。

2.电压：电压对三相异步电机的转矩有一定影响。

在一定范围内，电压越高，转矩越大。

但电压过高可能导致电机过热或损坏，所以需要在保证电机正常运行的前提下，合理调整电压。

3.功率：三相异步电机的转矩与功率成正比关系。

功率越大，转矩越大。

但功率过高可能导致电机过热或损坏，所以在选择电机时，应根据实际需求选择合适的功率。

4.转子电阻：转子电阻会影响三相异步电机的转矩。

转子电阻越小，转矩越大。

但在实际应用中，转子电阻通常较小，对转矩的影响相对较小。

5.负载：三相异步电机的转矩与负载成正比关系。

负载越大，转矩越大。

但负载过大会导致电机过热或损坏，所以需要根据实际需求合理调整负载。

6.转速：转速与转矩之间存在一定关系。

在一定范围内，转速越高，转矩越大。

但转速过高可能导致电机过热或损坏，所以需要在保证电机正常运行的前提下，合理调整转速。


总之，在实际应用中，要根据电机的工作环境、负载需求等
因素，综合考虑电流、电压、功率等参数，以实现三相异步电机转矩的合理调整。

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。

异步电动机的功率、转矩与运行性能三相异步电动机的功率与转矩关系一、功率关系异步电动机在负载时，负载时，P 1 从电源输入的电功率借助于气隙旋转磁场的作用，作用，从定子通过气隙P M 传送到转子，传送到转子，这部分功率称为电磁功率P mec再扣除转子的机械损耗pmec 再扣除转子的机械损耗P 和杂散损耗，可得转子轴 2 和杂散损耗p , 上输出的机械功率P2 上输出的机械功率消耗于定子绕组的电阻而变成铜耗pCu1消耗于定在转子电子铁心变阻上消耗为铁耗的铜耗pFepCu2pmec + p 正常运行时，转差率很小，正常运行时，转差率很小，转于中磁通的变化频率很低，于中磁通的变化频率很低，通常仅1~ 常仅~3Hz,所以转子铁耗，一般可略去不计。

因此，一般可略去不计。

因此，从传送到转子的电磁功率中扣除转子铜耗后，子铜耗后，可得转换为机械能的总机械功率功率方程式P = 3U1 I1 cos 1 1pcu1 = 3I R12 1PM : pCu 2 : Pm = 1: s : (1 s )可见，转速n越低，s越大，转子铜耗越大'2 2 ' 2pFe = 3I 02 RmR PM = P pCu1 pFe = 3I 1 s ' ' ' PM = 3E2 I 2 cos 2 = 3E2 I 2 cos 2′ ′ pcu 2 = 3I 22 R2 = sPMPm = PM pCu 2 = (1 s ) PM 转差功率P2 = Pm ( pm + pa )二、转矩关系功率等于相应的转矩与机械角速度的乘积。

功率等于相应的转矩与机械角速度的乘积。

P = T Pm = P2 + pm + paT = T2 + Tm + Ta = T2 + T0空载转矩电磁转矩电动机输出的机械转矩机械损耗转矩附加损耗转矩n Pm = (1 s ) PM = PM = PM 1 n1Pm PM = =T 1电磁转矩既等于总机械功率除以转子的机械角速度，电磁转矩既等于总机械功率除以转子的机械角速度，也等于电磁功率除以旋转磁场的同步角速度。

电动机的输出功率与什么成正比
石如东 2015年7月2日
1、从物理的角度解释：有电动机轴上输出的额定功率公式：
P=TmnNmn/9550
其中：
P为功率，单位kw
Tmn为转矩，单位N.m
Nmn为转速，单位r/min
9550为系数
由公式可知：电动机的输出功率P与转速N成正比、与转矩T成正比。

2、从电机学的角度解释：有三相交流异步电动机的输出功率公式：P=η（√3*U*I*COSφ）
其中：
P—是电动机轴输出功率
η—效率
U—是电动机电源输入的线电压
I—是电动机电源输入的线电流
COSφ—是电动机的功率因数
当电动机的额定电压和额定电流都已经确定时，电动机轴输出功率P与效率η和功率因数COSφ成正比。

反之，当电动机的效率和功率因数确定时，电动机轴输出功率P与电压U成正比，与电流I成正比。

3、电动机在运行时消耗的功率有两部分，一是电动机绕组存在的铜线电阻的发热功率，二是转轴的输出功率。

效率越高，有效输出功率的比值就越大。

公式P=TmnNmn/9550是变频器调速中经常用到的重要公式。

三相异步电机电磁转矩计算公式摘要：1.三相异步电机的基本概念2.电磁转矩的定义及计算公式3.三相异步电机电磁转矩的计算方法4.影响电磁转矩的因素5.结论正文：一、三相异步电机的基本概念三相异步电机是一种常见的电动机类型，其工作原理是利用定子与转子之间的磁场作用产生转矩，从而驱动电机转动。

在三相异步电机中，定子绕组接通三相交流电源，形成旋转磁场，转子则通过与定子磁场相互作用，产生电磁转矩，从而实现电机的运转。

二、电磁转矩的定义及计算公式电磁转矩是指在磁场作用下，使机械元件转动的力矩。

其计算公式为：T = P / ω其中，T 表示电磁转矩，P 表示电机输入的机械功率，ω 表示电机的角速度。

三、三相异步电机电磁转矩的计算方法对于三相异步电机，其电磁转矩的计算需要考虑定子磁场、转子磁场以及转子与定子之间的磁场作用。

一般情况下，三相异步电机的电磁转矩计算公式为：T = 3 × P × s / r2其中，T 表示电磁转矩，P 表示电机输入的机械功率，s 表示定子磁场的同步转速，r2 表示转子的电阻。

四、影响电磁转矩的因素电磁转矩的大小受多种因素影响，主要包括：1.定子磁场的强度：定子磁场强度越大，电磁转矩越大。

2.转子磁场的强度：转子磁场强度越大，电磁转矩越大。

3.转子与定子之间的磁场作用：转子与定子之间的磁场作用越强烈，电磁转矩越大。

4.转子的电阻：转子的电阻越大，电磁转矩越小。

5.电机的工作频率：电机的工作频率影响磁场的变化，进而影响电磁转矩。

五、结论综上所述，三相异步电机的电磁转矩计算公式为T = 3 × P × s / r2，其中P 为电机输入的机械功率，s 为定子磁场的同步转速，r2 为转子的电阻。

电磁转矩的大小受定子磁场、转子磁场、转子与定子之间的磁场作用以及转子的电阻等多种因素影响。

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。