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三相异步电机电磁转矩计算公式
【实用版】
目录
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
3.三相异步电机的电磁转矩公式
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用的交流电机，其结构简单、运行可靠、维护方便，广泛应用于工业生产中。
三相异步电机由定子、转子和端盖等部分组成，其中定子是固定不动的部分，转子是旋转的部分。
定子和转子之间存在一定的气隙，气隙中通过磁场产生转矩，使转子旋转。
二、电磁转矩的定义及计算公式
电磁转矩是指电机中由磁场作用于导体产生的力矩，通常用 T 表示，单位为牛顿·米（N·m）。
电磁转矩的计算公式为：
T = P / ω
其中，P 为电机的输出功率，ω为电机的角速度。
三、三相异步电机的电磁转矩公式
三相异步电机的电磁转矩公式为：
T = 9550 * P / n
其中，T 为电磁转矩，P 为电机的输出功率，n 为电机的转速。
四、影响电磁转矩的因素
影响三相异步电机电磁转矩的主要因素有：
1.电机的输出功率：输出功率越大，电磁转矩越大。
2.电机的转速：转速越高，电磁转矩越小。
3.电机定子的磁场强度：磁场强度越大，电磁转矩越大。
4.转子的电阻：转子电阻越大，电磁转矩越小。
五、结论
综上所述，三相异步电机的电磁转矩公式为 T = 9550 * P / n，其中 P 为电机的输出功率，n 为电机的转速。
电磁转矩受输出功率、转速、定子磁场强度和转子电阻等因素的影响。
三相异步电动机的功率和转矩异步电动机的机电能量转换过程和直流电动机相似。
其机电能量转换的关键在于作为耦合介质的磁场对电系统和机械系统的作用和反作用。
在直流电机中，这种磁场由定、转子双边的电流共同激励，而异步电机的耦合介质磁场仅由定子一边的电流来建立。
这种特殊性表现为直流电机的气隙磁场是随负载而变化，由此发生了所谓电枢反应的问题，而异步电机的气隙磁场基本上与负载无关，故无电枢反应可言。
尽管如此，异步电动机由定子绕组输入电功率，从转子轴输出机械功率的总过程和直流电动机还是一样的。
不过在异步电动机中的电磁功率却在定子绕组中发生，然后经由气隙送给转子，扣除一些损耗以后，在轴上输出。
在机电能量转换过程中，不可避免地要产生一些损耗，其种类和性质也和直流电机相似，这里不再分析。
下面仅就功率转换过程加以说明，然后导出功率方程式和相应的转矩方程式。
一、功率转换过程异步电动机在负载时，由电源供给的、从定子绕组输入电动机的功率为P1，从图4—12所示的等值电路可看出，P1的一小部分消耗于定子电阻上的定于铜耗P Cu1，又一小部分消耗于定子铁心中的铁耗ｐＦ，余下的大部分电功率借助于气隙旋转磁场由定子传送到转子，这部分功率就是异步电动机的电磁功率。
它和直流电机中的电磁功率稍有不同。
前者是靠电磁作用而传递的功率，后者由电磁作用而转换的功率。
异步电动机中的电磁功率传送到转子以后，必伴生转子电流，有电流在转子绕组内通过，在转子电阻上又发生了转子铜耗ｐCu2。
在气隙旋转磁场传递电磁功率的过程中，与转子铁心存在着相对运动，旋转磁场切割着转子铁心，理应引起转子的铁心中的铁耗，但实际上由于异步电动机在正常运行时，转差率很小，即气隙旋转磁场与转子铁心相对运动很小，以致转子铁心中磁通变化频率很低，通常仅1～3Hz／s，所以转子的铁耗可以略去不计。
这样．从定子传递到转子的电磁功率仅须扣除转子钢耗，便是使转子产生旋转运动的总机械功率p mec。
三相异步电动机功率的计算一、理论计算方法理论计算方法是根据电动机的额定参数和公式计算出功率。
三相异步电动机的功率计算公式包括两种情况：转矩和转速已知情况下的功率计算和电压电流已知情况下的功率计算。
1.转矩和转速已知情况下的功率计算当电动机的转矩和转速已知时，可以根据以下公式计算功率：P=T*ω其中P为电动机的功率，单位为瓦特（W）；T为电动机的转矩，单位为牛顿米（Nm）；ω为电动机的角速度，单位为弧度每秒（rad/s）。
2.电压电流已知情况下的功率计算当电动机的电压和电流已知时，可以根据以下公式计算功率：P = √3 * U * I * cosθ其中P为电动机的功率，单位为瓦特（W）；√3为根号3；U为电动机的线电压，单位为伏特（V）；I为电动机的线电流，单位为安培（A）；cosθ为电动机的功率因数。
二、实测计算方法实测计算方法是通过对电动机的电压、电流和转速进行实际测量，然后根据公式计算功率。
1.功率的测量电动机的功率可以通过使用功率计进行测量。
功率计会同时测量电压和电流，并据此计算出功率。
2.记录测量值使用功率计进行测量时，需要记录下测得的电压、电流和功率值。
可以连续记录一段时间，然后取平均值。
3.计算功率根据测得的电压和电流值，可以根据以下公式计算功率：P = U * I * cosθ其中P为电动机的功率，单位为瓦特（W）；U为测得的电压值，单位为伏特（V）；I为测得的电流值，单位为安培（A）；cosθ为功率因数。
需要注意的是，实测计算方法虽然可以更准确地计算电动机的功率，但需要进行复杂的测量过程，并且实际测量中可能存在一些误差。
综上所述，三相异步电动机功率的计算可以通过理论计算和实测计算两种方法实现。
理论计算方法根据电动机的额定参数和公式计算功率，适用于转矩和转速已知或电压电流已知的情况；实测计算方法通过对电动机的电压、电流和转速进行实际测量，然后根据公式计算功率，适用于需要更准确的功率值的情况。
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。
三相异步电动机的电磁转矩由三相异步电动机的转动原理可知，驱动电机旋转的电磁转矩是由转子导体中的电流与旋转磁场每极磁通相互作用而产生的，因此电磁转矩。
由于转子电路是一个交流电路，有电阻和感抗的存在，滞后（相位差），则转子电流中的有功分量与旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，故，kr.是与电动机构造有关的常数类比：三相异步电动机的电磁关系与变压器相似。
定子电路和转子电路相当于变压器的原、副绕组，如下列图示，其旋转磁场的主磁通将定子和转子交链在一起。
对电动机而言，一般副边是短接的，形成回路电流。
当定子绕组接上三相电源电压（相电压）时，则有三相电流（相电流）通过。
定子三相电流产生旋转磁场，其磁通通过定子和转子铁芯闭合。
这磁场不仅在转子每相绕组中感应出电动势（由此产生电流），而且在定子每相绕组中也要感应出电动势（实际上三相异步电动机中的旋转磁场是由定子电流和转子电流共同产生的）。
此外，还有漏磁通，在定子绕组和转子绕组中感应出漏磁电动势和。
1、定子电路定子每相电路的电压方程和变压器原绕组电路的一样，即。
相量式如下和变压器一样，也可得出和注：如果考虑电动机定子绕组按一定规律沿定子铁芯内圆周分布而引入的绕组系数，则公式可写为，一般。
定子部分产生的旋转磁场转速。
2、转子电路转子每相电路的电压方程为此式中转子电路的各个物理量对电动机的性能都有影响，分述如下：（1）转子频率因为旋转磁场和转子间的相对转速为（），所以转子频率为显然，与转差率s有关，也就是与n有关。
当，即时（电动机起动初始瞬间），转子与旋转磁场间的相对转速最大，转子导条被旋转磁场切割的最快。
所以这时最高，。
（2）转子电动势转子电动势的有效值为：当，即时，转子电动势为：这时，转子电动势最大。
则有，可见转子电动势与转差率s有关。
（3）转子感抗转子感抗与转子频率有关，即当，即时，转子感抗为这时，转子感抗最大。
则有，可见转子感抗与转差率s 有关。
（4）转子电流转子每相电路的电流可见转子电流也与转差率s有关。
