淺談三相繞線異步電動機的人為機械特性

摘 要：本文通過三相異步電動機的參數表達式，對比其固有機械特性，分析了三相異步電動機降低電源電壓和轉子串聯對稱電阻的人為機械特性，指出了兩種人為機械特性對三相異步電動機運行的影響。

關鍵詞：異步電動機；機械特性；調速

中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 10-0000-01

三相異步繞線電動機的機械特性是指其轉速與轉矩之間的關系n=f（T）。三相異步繞線電動機電磁轉矩T的數值是由某一轉速n（或s）下的電源電壓UΦ、電流頻率f1、定子極對數p、定子及轉子電路的電阻及阻抗（R1、R2ˊ、X1、X2ˊ）決定的，因此改變這些參數，會得到不同的人為機械特性。在實際生產中，常見的改變人為機械特性有降低電源電壓和在轉子電路內串聯對稱電阻。

一、三相異步電機的參數表達式

三相異步電動機的物理表達式（T=CT1ΦmIˊ2cosΦ2ˊ）不能直接反應電機參數間的關系，要進一步推倒參數表達式，下列為重要參數的表達式，推倒過程略。

三、三相異步電機的人為機械特性及分析

（一）降低電源電壓UΦ。當供電電網電壓UΦ降低時，由式（2）、式（3）及式（4）可見：ns和sm保持不變（與UΦ無關）；Tmax及Tst與UΦ2成正比的降低。降低UΦ的人為機械特性曲線，可在固有機械特性曲線的基礎上繪制，在不同的轉速（或轉差率）處，固有機械特性曲線的轉矩值乘以電壓變化百分比的二次方，即得人為機械特性曲線上對應的轉矩值。

設電動機在額定狀況下運行，此時UΦ=UN，I =I1N，n=nN，s=sN，T=TN。如果電網電壓由于某種原因降低，在電壓UΦ降低瞬間，轉速nN不變，電動機電流I 及I′2下降，T減小，TsN，則I′2x>I′2N，即在額定負載時UΦ降低后電動機電流會超過額定值，長時間運行將影響其壽命甚至燒損

（二）轉子電路內串聯對稱電阻。在三相繞線異步電動機的轉子電路內串聯同樣大小的電阻RΩ，轉子電路電阻由R2變為R2+RΩ。由式（2）、式（3）及式（4）可見，ns和Tmax不變（與R2無關）；sm隨RΩ的增大而增大；Tst一開始隨RΩ的增大而增大，直到RΩ增大到Rst，即Tst=Tmax時，如RΩ繼續增大，Tst將開始減小。由此可見，在轉子回路串聯一定阻值的電阻，可以增加電動機的啟動轉矩。轉子電路內串聯對稱電阻的認為機械特性，仍可在固有機械特性的曲線的基礎上繪制，見圖3.

電動機運行時轉子電路串聯對稱電阻RΩ，轉子電流I′2減小，T減小，n下降，T增大，直到轉速下降到n1，使T=Tz，使電機達到新的平衡，電機以轉速n1帶負載穩定運行。

四、結束語

三相異步電動機降低電源電壓會使電動機的電流增加，影響其壽命甚至燒損，因此電動機要在電壓波動范圍內才可長期運行。所以在日常的生產應用過程中，如果發現電網電壓有較大降低時，應注意觀察電機的運行，避免電機燒損造成經濟損失。三相異步電動機繞線轉子電路串聯一定大小的對稱電阻，不僅可以限制電動機起動電流，增大啟動轉矩，減少啟動時間，而且在電動機運行狀態下改變串聯電阻的阻值還能夠實現電動機的調速，體現出了繞線異步電動機的較好的起動特性。

參考文獻：

[1]顧繩谷.電機及拖動基礎[M].北京：機械工業出版社，2007.

[作者簡介]張禹（1987-），男，本科，助理工程師。