【正文】 當 s=0時 ,r2′/s→∞, I２ ′=0， T=0。 將這些數據繪成曲線 ， 就是 T=f（ s）曲線 ， 也稱 Ts曲線 ， 如圖 326所示 。 第 3 動 電 動 機 由式 （ 357） 可知 ， 當電源相電壓 U 電源頻率 f 電動機的參數不變時 ， 電磁轉矩 T僅是轉差率 s的單值函數 。2239。21139。2)()( XXsrrUI????第 3 動 電 動 機 將以上兩式代入電磁轉矩的基本公式 T=Pem／ Ω 1，求得電磁轉矩 T為 ?????????????239。21239。2239。212 rXtg ???第 3 動 電 動 機 2) 由于轉子電流的大小與電動機運行情況 （ 以 s來表示 ） 直接相關 ， 因此電磁轉矩與轉差率之間就有其確定的關系 。211)()( XXrrUIst ????39。 239。 但由于此時 f2=f1， X2′比 r2′大得多 ， 因此 角相當大 ， 所以轉子電流的有功分量 I2′cosφ2并不很大；又由于啟動時定子漏阻抗壓降很大 ， 因此在電源電壓一定的情況下 ， E1減小 ， E1大約減小為 U1的一半 ， 即主磁通 Φm約為正常運行時的一半 。211c o s22c o 2c o s??????IkPNmPfIkNfmPfIEmPTmWmWem????????即 239。211111239。21 c o s ?IEmP em ?轉子繞組感應電勢 mWkNfE ?? 11139。 那么電磁轉矩與轉子電流 I2和主磁通 Φm有什么關系呢 ？ 現(xiàn)分析如下： 第 3 動 電 動 機 三相異步電動機電磁轉矩的基本公式 同步角速度為 1??emPTpfn 1112602 ?? ???電磁功率 239。 m i n/980)(1000)1(1 rsnn N ??????mNnPT em ????? 3210 0015 000 1mNnPTNNN ????? 1413980mNTTT N ?????? 4 1 4 3 20第 3 動 電 動 機 三相異步電動機的機械特性 1． 三相異步電動機的電磁轉矩 三相異步電動機的電磁轉矩有三種表達式 ， 分別為物理表達式 、 參數表達式和實用表達式 ， 現(xiàn)分別介紹如下 。 kW1 5 0321 4 52 ???????? cusmNem pppPP 32 ???emcuN PpskW155515011 ?????? Fecuem ppPP%%100155145%1001????? PP NN?15 500 0c os3 11 ??????NN UPI第 3 動 電 動 機 ② 求 T、 TN和 T0。 ② 額定運行時的電磁轉矩 T、 額定轉矩 TN及空載制動轉矩T0。 額定運行時 pCu2=3000W， pm+ps=2022W，pCu1 +pFe=5000W， cosφ1=。 只有滿足轉矩平衡關系時 ， 電動機才能以一定的轉速穩(wěn)定運行 。22 ?????（ 350） 第 3 動 電 動 機 注意總機械功率還不是轉子輸出的機械功率，因為異步電動機還有軸承摩擦和風阻造成的摩擦等機械損耗及因高次諧波和轉子鐵心中的橫向電流等引起的附加損耗，故軸上的輸出機械功率為： smem ppPP ???2(351) 綜上可見， ????????? pPpppppPP smcuFEcu 12112（ 352） 異步電動機的效率為： %1 0012 ??PP?第 3 動 電 動 機 2． 轉矩方程式 由動力學可知 ， 旋轉體的機械功率等于作用在旋轉體上的轉矩與其機械角速度 Ω的乘積 ， 。 ?PemPsrssImP )1(1 39。22212（ 349） 因為轉子頻率在正常運行時僅為 1～ 3Hz，所以鐵心的損耗可略去不計。 根據等效電路可知 ， 在能量轉變的過程中 ， 由定子電流流過定子繞組造成的定子銅耗為 12111 rImp cu ?（ 345） 第 3 動 電 動 機 交變磁場中的鐵心損耗為 mFe rImp201?（ 346） 余下的大部分功率通過旋轉磁場的電磁作用經過氣隙傳送到轉子，這部分功率稱為電磁功率 ，即 meP2221Fe1Cu1m c o s ? ??????? IEmppPP e（ 347） 由等效電路可知 srImIEmPem39。 圖 325所示為三相異步電動機功率流程圖 。 電動機在能量轉換的過程中 ， 會不可避免地產生各種損耗 。2.1139。 需要注意的是 ， 異步電動機的空載電流較大 ， 它不能像變壓器那樣去掉勵磁支路 ， 只能把勵磁支路移至輸入端 （ 為了減小誤差 ， 在前移時還需要串上定子漏阻抗 ， 證明略 ） ， 使電路簡化為單純的并聯(lián)電路 ， 稱為近似等效電路 ， 如圖 324所示 。239。21039。 折算后的定轉子電壓方程為： 39。2 ZkkZ ie?（ 340） 第 3 動 電 動 機 可見經繞組折算后，轉子電勢和電壓應乘以 Ke ，轉子電流應除以 Ki ，轉子電阻和電抗應乘以 Ki K e ，則轉子電路電壓方程為： ???????? ?????239。2 rKKrKNmKNmmmreiWW ??（ 338） 第 3 動 電 動 機 若轉子折算后的每相電抗 ，因為折算前后轉子無功功率不變，所以 39。即， 221122211122WWmWmWKNKNKNfKNfEE ?????第 3 動 電 動 機 2222112 EKEKNKNEeWW ???（ 337） 式中， 稱為電勢變比， ek2211WWe KNKNK ?若折算后轉子每相電阻為，因為折算前后轉子的銅耗不變，所以 222239。 第 3 動 電 動 機 22222111 IPKNmIPKNm WW ??若折算后的轉子電流為 ，應保持折算前后轉子磁勢不變，所以 39。 所謂繞組折算 ， 就是人為的用一個相數 、匝數以及繞組系數和定子一樣的繞組去代替原來的轉子繞組 ，在折算中必須保證折算前后轉子的電磁效應不變 。 第一項 r2為轉子繞組的實際電阻 , 第二項 稱為模擬電阻 ， 它與轉差率 s有關 ， 又稱為等效負載電阻 。這就實現(xiàn)了頻率折算。 為此，將實際運行的轉子電流： 12,1,0 ffsn ???sssjxrEI2222???? （ 333） 第 3 動 電 動 機 分子和分母同除以轉差率 s，則得 22222222)1( jxrssrEjxsrEI s????????? （ 334） 以上兩式的電流的數值仍是相等的，轉子的功率因數角 的大小也沒有改變，但兩式的物理意義是不同的。 第 3 動 電 動 機 4. 異步電動機的等效電路 1) 頻率折算 頻率折算是指在保持整個電磁系統(tǒng)的電磁性能不變的前提下 ， 把一種頻率的參數及物理量換算成另一種頻率的參數及物理量 。此式即為異步電動機的磁勢平衡方程式。 第 3 動 電 動 機 異步電動機轉子的轉向與旋轉磁場的轉向相同 ， 但轉子的轉速小于旋轉磁場的轉速 ， 即 nn1， 所以轉子磁勢 F2的旋轉方向和定子磁勢 F1相同 。 對繞線形異步電動機而言 ， 轉子極對數可以通過轉子繞組的連接法做到與定子一樣； 而鼠籠型異步電動機 ， 其轉子導條中的電動勢和電流由氣隙磁場感應而產生 ， 因此轉子導條中電流分布形成的磁極數必然等于氣隙磁場的極數 。 第 3 動 電 動 機 （ 6） 轉子的旋轉磁勢 。 轉子的每相電路都包括電阻和漏抗 ， 是一感性電路 。 當電機啟動的瞬間 ， s=1最大 ， 轉子電流也最大； 當轉子旋轉時 ， s減小 ， 轉子電流也隨之減小 。 異步電動機轉子繞組在正常時處于短接狀態(tài) ， 其端電壓 u２ =０ 。 轉子轉動時 ， X2s隨 s的減小而減小 。轉子的漏電抗是由轉子漏磁通引起的，所以漏抗與頻率有關，轉子轉動時的漏抗為 221222 22 sXsLfLfX S ??? ??（ 326） 式中 ,X2s為轉子旋轉時的漏電抗 ,X2為轉子靜止時的漏電抗 ,L2為轉子繞組的每相漏電感 。 式（ 325）表明：轉子電勢的大小與轉差率成正比。 12,1,0 ffsn ???第 3 動 電 動 機 （ 2） 轉子繞組的感應電勢 。轉速升高時， s減小， f2也隨之減?。贿_到額定轉速時，轉子轉速與同步轉速非常接近，轉差率很小，所以轉子頻率只有幾赫茲。轉差率 s是異步電動機中一個重要的變化量。轉子旋轉時，旋轉磁場以 的速度切割轉子繞組，所以在轉子中感應電勢的頻率為： ? ?nnn ???1第 3 動 電 動 機 11112 6060 sfpnnnnnpf ?????? （ 324） 式中 f1為電網頻率，為定值，所以轉子頻率與轉差率 s成正比。 1) 負載時轉子繞組的各電磁量與轉差率 s的關系 轉子以轉速 n旋轉時 ， 旋轉磁場以 （ n1－ n） 相對速度切割轉子繞組 ， 因此當轉速 n變化時 ， 轉差率變化 ， 那么轉子繞組的各電磁量將隨之變化 。 第 3 動 電 動 機 因為 ,可近似認為 101 ZIE ??1111 EUEU ???? 或者 由（ 322），可畫出異步電動機空載時的等值電路，如圖322所示。Zm為勵磁阻抗 ， Zm=rm+jXm。 第 3 動 電 動 機 2. 空載時的電壓平衡關系 1) 主、 主磁通在定子繞組中的感應電勢為 m1111 ?? ?? ΦkNfjEw（ 320） 和變壓器的分析方法一樣 ， 定子漏磁通在定子繞組中的感應電勢可采用漏抗壓降的形式來表示 ， 即 011?? ?? IjXE?（ 321） 式中 ,X1為定子漏抗 ， 其大小為 ,是指對應于定子漏磁通的電抗值 。 此外還有一小部分磁通僅與定子繞組交鏈 ， 稱為定子漏磁通 。 無功分量 生氣隙磁場 ， 也稱為磁化電流 ， 它是空載電流的主要部分 ， 空載電流 可寫為 0I? PI0?QI0?0I?QP III 000??? ?? （ 319） 第 3 動 電 動 機 勵磁磁勢產生的磁通大部分同時與定子 、 轉子繞組交鏈 ， 這稱為主磁通 ， 用 Φ m表示 ， 主磁通參與能量的轉換 ， 在電動機中產生有效的電磁轉矩 。 空載時的定子磁勢即為勵磁磁勢 ， 空載時的定子電流即為勵磁電流 。 此時定子旋轉磁場與轉子之間的相對速度幾乎為 0， 于是轉子的感應電勢 E2≈0, 轉子電流 I2≈0, 轉子磁勢 F2≈0。 異步電動機空載時，定子三相繞組中通過空載電流 ，三相空載電流將產生一個旋轉磁勢，稱為空載磁勢，用 表示，其基波幅值為 0?I0?F01110 IPkNmF w??? （ 318） 第 3 動 電 動 機 異步電動機空載電流的大小約為額定電流的 20％ ～ 50％ 異步電動機比變壓器的空載電流大的原因是異步電動機的磁路中有氣隙存在 。例如，起重機下放重物時，為使安全、平穩(wěn)，需要限制速度，就使異步電動機短時處于電磁制動狀態(tài)。 第 3 動 電 動 機 綜上所述，異步電機可以作電動機運行，也可以作發(fā)電機和電磁制動狀態(tài)運行。 如果用一原動機拖動轉子使其沿著與旋轉磁場相反的方向轉動 ， 此時 n0， s1， 異步電機處于電磁制動狀態(tài) 。 異步電機作發(fā)電機運行