三相异步电动机的机械特性

表示三相异步电动机转速与转矩之间关系的机械特性公式1、转矩公式根据电机学的推导，我们有三相异步电动机的转矩公式：………………………………………………………………（式1）其中，——常数，与电动机结构有关；——定子每相输入电压有效值（即电源电压有效值）；——转差率——转子电阻——启动时，即时的转子感抗（转子感抗与转子频率有关，而转子频率随起动过程转差率的变化而变化）2、机械特性曲线根据（式1），在电源电压和转子电阻一定的情况下，转矩—转差率关系曲线和电动机转速—转矩关系曲线如图。

图1 三相异步电动机机械特性曲线上图就是三相异步电动机的机械特性曲线。

3、特征转矩（1）额定转矩经推导，电动机的输出转矩T为：…………………………………………………………（式2）其中，——负载转矩（取决于外力）/；——电动机轴上输出的机械功率/；相应地，额定转矩为额定工作状态下电动机的输出转矩：………………………………………………………………………（式3）其中，——电动机铭牌上标示的额定功率，亦即额定输出机械功率；——额定转速。

（2）最大转矩机械特性曲线中的即是最大转矩。

当时，取到，根据（式1）：………………………………………………………………………（式4）由机械特性曲线不难发现，当负载转矩超过最大转矩时，电动机就带不动负载了，发生“闷车”现象，此时电动机电流增大六七倍，严重过热后烧坏。

因此，电动机过载应小于最大转矩，且时间尽量短。

作为电动机的又一重要参数，设电动机过载系数，对于三相异步电动机而言，过载系数一般取为1.8~2.2。

（3）起动转矩在机械特性曲线中，时的转矩为起动转矩，根据（式1），有……………………………………………………………………（式5）。

实验2 三相异步电动机的人为机械特性一、实验目的了解三相线绕式异步电动机的人为机械特性。

二、预习要点1、改变三相线绕式异步电动机的机械特性有哪些方法？2、测定人为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1、测定三相线绕式转子异步电动机在改变电源电压的人为机械特性。

2、测定三相线绕转子异步电动机在转子电路串入电阻时的人为机械特性。

四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D33、D32、D34-3、D51、D31、D44、D42、D41、D31220V励磁电源励磁绕组图1 三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图在图1中：(1) M用编号为DJ17的三相线绕式异步电动机，UN=220V，Y接法；(2) MG用编号为DJ23的校正直流测功机；(3) A1量程为3A；(4) 直流电表A2的量程为2000mA；(5) A3量程为200mA；(6) 交流电表V1的量程为500V；(7) V2的量程为1000V；(8) R1选用D44的180Ω阻值加上D42上四只900Ω串联再加两只900Ω并联共4230Ω阻值；(9) R2选用D44上1800Ω阻值；(10) RS选用D41上三组45Ω可调电阻(每组为90Ω与90Ω并联)；(11) S1、S2、、S3选用D51挂箱上的对应开关，并将S1合向左边1端，S2合在左边短接端（即线绕式电机转子短路），S3合在2'位置（空载）。

3、改变电源电压的人为机械特性操作步骤：用万用表测定测功机MG的电枢电阻R a的电阻值为（Ω）(1) 按照图1接线。

确定S1合在左边1端，S2合在左边短接端，S3合在2'位置，M的定子绕组接成星形的情况下。

把R1、R2阻值置最大位置，将控制屏左侧三相调压器旋钮向逆时针方向旋到底，即把输出电压调到零。

(2) 检查控制屏下方“直流电机电源”的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开位置。

三相异步电动机的⼯作特性及测取⽅法三相异步电动机的⼯作特性及测取⽅法*转速特性*定⼦电流特性*功率因数特性*电磁转矩特性*效率特性异步电动机的⼯作特性在额定电压和额定频率运⾏的情况下，* 电动机的转速n、* 定⼦电流I1、* 功率因数cosΦ1、* 电磁转矩Tem、* 效率η等与输出功率P2 的关系即U1 = UN，f = fn 时的⼀.⼯作特性的分析(⼀) 转速特性输出功率变化时转速变化的曲线n = f (P2)转差率s、转⼦铜耗Pcu2 和电磁功率Pem 的关系式负载增⼤时，必使转速略有下降，转⼦电势E2s 增⼤，所以转⼦电流I2增⼤，以产⽣更⼤⼀点的电磁转矩和负载转矩平衡因此随着输出功率P2的增⼤，转差率s 也增⼤，则转速稍有下降，所以异步电动机的转速特性为⼀条稍向下倾斜的曲线(⼆)定⼦电流特性定⼦电流的变化曲线I1= f (P2)定⼦电流⼏乎随P2按正⽐例增加(三)功率因数特性定⼦功率因数的变化曲线cosΦ1 = f(P2)(1)空载时定⼦电流I1主要⽤于⽆功励磁，所以功率因数很低，约为0.1~ 0.2(2)负载增加时转⼦电流的有功分量增加，使功率因数提⾼，(3)接近额定负载时功率因数达到最⼤(4)负载超过额定值时s 值就会变得较⼤，使转⼦电流中得⽆功分量增加，因⽽使电动机定⼦功率因数⼜重新下降了(四)电磁转矩特性电磁转矩特性Tem = f (P2) 接近于⼀条斜率为1/Ω的直线(五)效率特性异步电动机的效率为当可变损耗等于不变损耗时，异步电动机的效率达到最⼤值中⼩型异步电机的最⼤效率出现在⼤约为3/4的额定负载时异步电动机的⼯作特性可⽤直接负载法求取，也可利⽤等效电路进⾏计算*空载试验*励磁参数与铁耗及机械损耗的确定通过空载试验可以测定异步电动机的励磁参数，异步电动机的励磁参数决定于电机主磁路的饱和程度，所以是⼀种⾮线性参数；通过短路试验可以测定异步电动机的短路参数异步电动机的短路参数基本上与电机的饱和程度⽆关，是⼀种线性参数⼀.空载试验与励磁参数的确定(⼀) 空载试验1.异步电动机空载运⾏指在额定电压和额定频率下，轴上不带任何负载的运⾏状态2.空载试验电路图5.7.1异步电动机空载试验电路3.空载试验的过程定⼦绕组上施加频率为额定值的对称三相电压，从(1.10 ~ 1.30) 倍额定电压值开始调节电源电压，逐渐降低到可能使转速发⽣明显变化的最低电压值为⽌每次记录端电压、空载电流、空载功率和转速，根据记录数据，绘制电动机的空载特性曲线图5.7.2空载特性曲线(⼆) 励磁参数与铁耗及机械损耗的确定从空载特性可确定计算⼯作特性所需等值电路中的励磁参数、铁耗和机械损耗1.机械损耗和铁耗的分离空载试验时输⼊电动机的损耗有：定⼦铜耗、铁耗和机械损耗其中定⼦铜耗和铁耗与电压⼤⼩有关，⽽机械损耗仅与转速有关上式改写为由于可认为铁耗与磁密平⽅成正⽐，因⽽铁耗与端电压平⽅成正⽐，绘制曲线p Fe + p mec = f (U1)2图5.7.3 机械损耗与铁耗的分离作曲线延长线相交于直轴于0ˊ点，过0ˊ作⼀⽔平虚线将曲线的纵坐标分为两部分，由于空载状态下电动机的转速n 接近n0 ，可以认为机械损耗是恒值所以虚线下部纵坐标表⽰与电压⼤⼩⽆关的机械损耗，虚线上部纵坐标表⽰对应于某个电压U1 的铁耗2.励磁参数的确定(1)空载试验时的等效电路图5.7.4 空载试验等效电路(2)励磁参数计算公式⼆. 短路试验与短路参数的确定(⼀) 短路试验对异步电动机⽽⾔，短路是指T 形等效电路中的附加电阻(1-s)r2'/s = 0 的状态，即电动机在外施电压下处于静⽌的状态1.短路试验电路图5.7.5 异步电动机短路试验电路2.短路试验的过程短路试验在电动机堵转降低电源电压情况下进⾏，⼀般从U1 = 0.4 UN 开始，然后逐步降低电压，测量5~7个点，每次记录端电压、定⼦短路电流和短路功率，并测量定⼦绕组的电阻。

三相鼠笼异步电动机的工作特性一、实验目的1、掌握用日光灯法测转差率的方法。

2、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。

3、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。

4、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。

二、预习要点1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯的什么特性？2、异步电动机的工作特性指哪些特性？3、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？4、工作特性和参数的测定方法。

三、实验项目1、测定电机的转差率。

2、测量定子绕组的冷态电阻。

3、判定定子绕组的首末端.4、空载实验。

5、短路实验。

6、负载实验。

四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序DQ43、DQ42、DQ25-3、DQ22、DQ27、DQ31 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DQ11。

3、用日光灯法测定转差率日光灯是一种闪光灯，当接到50H z 电源上时，灯光每秒闪亮100次，人的视觉暂留时间约为十分之一秒左右，故用肉眼观察时日光灯是一直发亮的,我们就利用日光灯这一特性来测量电机的转差率。

（1）异步电机选用编号为DQ11的三相鼠笼异步电动机（U N =220V ，Δ接法）极数2P=4。

直接与测速发电机同轴联接，在DQ11和测速发电机联轴器上用黑胶布包一圈，再用四张白纸条（宽度约为3毫米），均匀地贴在黑胶布上。

（2）由于电机的同步转速为 ，而日光灯闪亮为100次/秒，即日光灯闪亮一次，电机转动四分之一圈。

由于电机轴上均匀贴有四张白纸条，故电机以同步转速转动时，肉眼观察图案是静止不动的（这个可以用直流电动机DQ09、DQ19和三相同步电机DQ14来验证）。

（3）开启电源，打开控制屏上日光灯开关，调节调压器升高电动机电压，观察电动机转向，如转向不对应停机调整相序。

转向正确后，升压至220V ，使电机起动运转，记录此时电机转速。

（4）因三相异步电机转速总是低于同步转速，故灯光每闪亮一次图案逆电机旋转方向落后一个角度，用肉眼观察图案逆电机旋转方向缓慢移动。

评分：_________课程报告电机与拖动基础学院机自学院专业电气工程及其自动化学号 15122204学生姓名张紫靓课程电机与拖动基础电机与拖动基础报告一、固有机械特性及降压Matlab程序如下：固有机械特性：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=-0.4:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;T=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);plot(-T,-n);hold on;MATLAB仿真图像：降压：m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;U1=220;else if k==2;U1=200;else U1=150;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：二、定子串电阻程序：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;R1=2.08;else if k==2;R1=5.08;elseR1=10.08;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：三、定子串电抗：程序：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;X1=3.12;else if k==2;X1=6.12;elseX1=10.12;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：四、转子串电阻U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:5if k==1;R20=1.53;else if k==2;R20=3.53;else if k==3R20=5.53;else if k==4R20=7.53;else k==5R20=10.53;endendendendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：。

三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速作者：王峰来源：《中国科技博览》2017年第35期[摘要]异步电动机具备许多的特性，其中包括结构简单、价格相对较低、维护方便等。

所以，在电力拖动系统中经常能够看到异步电动机的身影。

电子技术以及交流调速技术的不断发展和逐渐成熟，极大地优化了异步电动机的调速技能。

到现在为止，在许多工业电气自动化领域中，异步电动机的电力拖动都得到了广泛运用。

[关键词]三相异步电动机；机械特性；启动；制动；调速中图分类号：TP325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0038-011 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性简单概括就是：在电动机的定子电压、频率还有绕组参数不变的情况下，电动机的转速或转差率与电磁转矩之间的关系，即n=f（T）或s=f（T）转速与转差率有某种程度上的对应关系。

机械特性可以用函数来表示，也可以用曲线来表示。

用函数表达机械特性曲线时有三种表达形式，包括物理表达式、参数表达式以及实用表达式。

物理表达式描述的是异步电动机电磁转矩是如何产生的，可知是因为主磁通与转子有功电流互相作用得以产生的电磁转矩。

参数表达式描述的是电动机和电源参数和电磁转矩的关系。

应用这一关系式，能够很便捷地描述参数变化对电磁转矩以及人为特性的影响。

实用表达式简单方便，有利于记忆，常常出现在工程计算中。

三相异步电动机的机械特性包括固有机械特性和人为机械特性。

固有机械特性指的是异步电动机在工作时达到额定电压和额定频率时，电动机按照正确的接线方式，在定子还有转子中没有外接电容电抗电阻时得到的机械特性曲线。

人为机械特性指的是人为改变电源电压、电流频率、定子极对数以及定子与转子电路的电阻与阻抗能够得到的不同机械特性。

用来反映过载能力和启动性能的两个非常主要的指标是电动机的最大转矩和启动转矩。

电动机的过载能力、启动性能和最大转矩、启动转矩有相同的变化趋势。

三相异步电动机的机械特性是以一条非线性曲线表现出来的。