Transcript 第十章异步电动机运行特性

第十章
三相异步电动机的机械特性
及各种运行状态
本章教学目的：
1、掌握异步电动机机械特性的三种表达式
2、掌握异步电动机固有机械特性与人为机械
特性及曲线画法
3、掌握异步电动机的各种运转状态计算
4、掌握调速及制动电阻计算
重点和难点：
重点：1、运转状态及其制动电阻计算
2、调速电阻计算
难点：1、运转状态分析及其制动电阻
计算
2、调速电阻推导公式
10-1 异步电动机机械特性


三相异步电动机的机械特性是指在电动机定
子电压、频率以及绕组参数一定的条件下，
电动机电磁转矩与转速或转差率的关系，即
n=ƒ(T)或s=ƒ(T)。
机械特性可用函数表示，也可用曲线表示，
用函数表示时，有三种表达式：物理表达式、
参数表达式和实用表达式。
1.异步电动机机械特性三种表达式


（1）物理表达式
电磁转矩为：
Pem m1 E2 I 2 cos 2 m1 (4.44f1 N1k w1 m ) I 2 cos 2
T


2n1
2f1
1
60
p
pm1 N1k w1

 m I 2 cos 2  CT  m I 2 cos 2
2
分析物理表达式
pm1 N1k w1

CT 
 异步电动机的转矩系数：
2
E
 转子电流折算值： I  
r
( ) x
s

转子功率因数：
cos 2 
r2
s
r2 2
( )  x22
s
物理表达式它反映了不同转速时电磁转矩T与
主磁通Φm以及转子电流有功分量I2ˊcosφ2之间
的关系，此表达式一般用来定性分析在不同
运行状态下的转矩大小和性质。
（2）参数表达式
r2
2 r
m1I 2
3 pU1
Pem
s 
s
T

2
2f1
1


r2 
2



2

f
r


x

x



1
1
1
2
p
s


2

异步电动机的电磁转矩T与定子每相电压U1平
方成正比，若电源电压波动大，会对转矩造
成很大影响。
机械特性曲线

在电压、频率及绕组参数一定的条件下，电磁转矩T
与转差率s之间的关系可用曲线表示如图所示。
异步电动机机械特性
①最大转矩Tm

最大转矩Tm是T=ƒ（s）的极值点，最大转
2
矩为：
3 pU 1
Tm  


4f1  r1  r12  ( x1  x2 ) 2

最大转矩对应的临界转差率为：
sm  
r2
2

r  ( x1  x2 )
2
1
两式中“+”为电动状态（特性在第Ⅰ象限）；
“-”为制动状态（特性在第Ⅱ象限）。

最大转矩近似表达式
2
2
r1  ( x1  x2 )可忽略r1，则
通常情况下，
r2
sm  
x1  x2




2
3 pU1

Tm  
4f1 ( x1  x2 ) 
有：

最大转矩与额定转矩的比值称为过载倍
数，其值大小反映电动机过载能力，用λ
Tm
m
m 
表示，即：
TN
②起动转矩Tst

起动瞬间n=0或s=1时，电动机相当于堵转，
这一时刻的电磁转矩称为起动转矩或堵转转
矩，用Tst表示，则有：
3 pU12 r2
Tst 
2
2
2f1 r1  r2   x1  x2 



起动转矩与额定转矩的比值称为起动转矩倍
数或堵转转矩倍数，用kst表示，则有： T
k st 

st
TN
一般普通异步电动机起动转矩倍数为0.8～
（3）实用表达式

r2 
2r2 r1  
sm 

 r1sm 
2
 1
 实用表达式：
r2
T




r1sm sm
s
Tm
 r22
r2 r22 
2

s 2  2r1  2 

s
r
s
s
s
s
m
2
 m


认为 r1  r2 ，一般异步电动机 sm  0.1～0.2
2
(
s

s
)
0
s sm
的
，在任何s值时都
m

2
，而
，
2有：
sm  2
sm s
可以忽略，简化得：
2T
T
m
s sm

sm s
临界转差率

 临界转差率：
 TN
TN

sm  s m
  m
 TL
TL




  1



2

当拖动额定负载时，TL=TN临界转差率为：

sm  s N m    1
额定转矩为：


2
m
TN  T2 N

PN (W )
 9.55
( N  m)
nN (r / min)
从产品目录查出该异步电动机的数据PN、nN、
λm应用实用公式就可方便得出机械特性表达式。
2.固有机械特性


异步电动机的固有机
械特性是指
U1=U1N， ƒ1=ƒ1N，定
子三相绕组按规定方
式连接，定子和转子
电路中不外接任何元
件时测得的机械特性
n =ƒ（T）或T=ƒ
（s）曲线。
对于同一台异步电动
机有正转（曲线1）
和反转（曲线2）两
条固有机械特性。
三相异步电动机固有机械特性


说明特性上的各特殊点1
(1)同步转速点A
同步转速点又称理想空载点，在该点处：
s=1，n=n1，T=0，E2s=0，I2=0，I1=I0，电
动机处于理想空载状态。
(2)额定运行点B
在该点处：n=nN，T=TN，I1=I1N，I2=I2N，
P2=PN，电动机处于额定运行状态。
说明特性上的各特殊点2


(3)临界点C
在该点处：s=sm，T=Tm，对应的电
磁转矩是电动机所能提供的最大转
矩。Tmˊ是异步电动机回馈制动状态所
对应的最大转矩，若忽略r1的影响
时，有T mˊ=Tm。
(4)起动点D
在该点处：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。
3.人为机械特性


异步电动机的人为机械特性是指人为
改变电动机的电气参数而得到的机械
特性。
由参数表达式可知，改变定子电压U1、
定子频率f1、极对数p、定子回路电阻
r1和电抗x1、转子回路电阻r2ˊ和电抗
x2ˊ，都可得到不同的人为机械特性。
（1）降低定子电压的人为机械特性


在参数表达式中，保持其它参数不变，
只改变定子电压U1的大小，可得改变
定子电压的人为机械特性。
讨论电压在额定值以下范围调节的人
为特性（为什么？）

降电压人为机械特性曲线
Tm∝U12；Tst∝U12；n1和sm与电压无关
TL1-恒转矩负载特性、TL2-风机类负载特性
（2）定子回路串入对称电阻的人为机械特性

当定子电阻
r1增大时，
同步转速n1
不变，但临
界转矩Tm、
临界转差率
sm、起动转
矩Tst都变小
定子回路串入对称电阻的
接线图和人为机械特性
定子回路串入对称电抗的人为机械特性

如果定子回路串入
对称的电抗，同步
转速n1仍不变，但
临界转矩Tm、临界
转差率sm、起动转
矩Tst也都变小。两
种接线可实际应用
于鼠笼式异步电动
机的起动，以限制
起动电流。
定子回路串入对称电抗的
接线图和人为机械特性
（3）转子回路串入对称电阻的人为机械特性
绕线式异步电动机转子回路串入
三相对称电阻的接线图和人为机械特性
分析



当转子电阻r2增大时，同步转速n1和临界转
矩Tm不变，但临界转差率sm变大，起动转
矩Tst随转子电阻r2增大而增大，直至Tst=Tm
当转子电阻r2再增大时，起动转矩Tst反而
减小。
转子串入对称三相电阻的方法应用于绕线
式异步电动机的起动和调速。
本章小结1

异步电动机运行时，转子与旋转磁场存在
转差，因而能在转子中感应电势和电流，
产生电磁转矩，使电动机旋转，可见转差
率s是异步电动机的重要参量。通过频率和
绕组折算，可得到反映实际运行电动机各
量关系的等值电路，等值电路中的各种参
数可通过空载和短路试验测取。与变压器
一样，基本方程式、等值电路、相量图也
是描述电动机负载运行时的基本电磁关系
的工具。


本章小结2
工作特性反映了异步电动机在额定电压、额
定频率时的使用性能。机械特性则是异步电
动机运行特性中最重要，三相异步电动机的
机械特性是指在电动机定子电压、频率以及
绕组参数一定的条件下，电动机电磁转矩与
转速或转差率的关系，即n=ƒ(T)或s=ƒ(T)。机
械特性可用函数表示，也可同曲线表示，用
函数表示时，有三种表达式：物理表达式、
参数表达式和实用表达式，三种表达式各有
不同的适用场合。
作业：3-24
作业：10-1、10-2
第 十 章 异步电动机的电力拖动
10.2 三相异步电动机的各种运转状态
1. 能耗制动
3~
(1) 制动原理
S1
制动前
S1 合上，S2 断开，
M 为电动状态。
Φ
制动时
S1 断开，S2 合上。
F
×
定子: U →I1 →Φ
TM
T
3~
转子: n →E2 → I2
M 为制动状态。
S2
Rb
I1
n
F
＋
U
－
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(2) 能耗制动时的机械特性
特点：
① 因T 与 n 方向相反，
n－T 曲线在第二、
四象限。
② 因 n = 0 时， T = 0，
n－T 曲线过原点。
③ 制动电流增大时，
制动转矩也增大；
产生最大转矩的转速不变。
n
T
O
I1'＜ I1"
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(3) 能耗制动过程 —— 迅速停车
① 制动原理
制动前：特性 1。
制动时：特性 2。
a点
n↓
惯性
b 点 (T＜0，制动开始)
2
b
n
a
1
O T
L
原点 O (n = 0，T = 0)，制动过程结束。
② 制动效果
Rb →I1  →Φ  →T  →制动快。
③ 制动时的功率
定子输入：P1 = 0，轴上输出：P2 = TΩ＜0 。
动能 P2 → 转子电路的电能 → PCu2消耗掉。
T
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(4) 能耗制动运行 —— 下放重物
a点
n↓
惯性
b 点 (T＜0，制动开始)
原点 O (n = 0，T = 0),
n
2
a
b
1
在TL作用下
c 点(T = TL),
n 反向增加
以速度 nc 稳定下放重物。
制动效果：
由制动回路的电阻决
定。
T
O
制动运
行状态
c
TL
第 十 章 异步电动机的电力拖动
2. 反接制动
(1) 定子反相的反接制动 —— 迅速停车
3~
① 制动原理
3~
制
动
前
的
电
路
M
3~
M
3~
Rb
制
动
时
的
电
路
第 十 章 异步电动机的电力拖动
n
制动前：正向电动状态。
2
n0
制动时：定子相序改变，
a
b
n0 变向。
－n0 －n n0＋n
s = －n
= n
0
0
－TL
即：s ＞1 (第二象限)。
O
c
TL
同时：E2s、I2 反向，T 反向。
d
惯性
a点
b 点(T＜0，制动开始)
n↓ c 点(n = 0，T ≠ 0)，
－n
0
制动结束。
到 c 点时，若未切断电源，
M 将可能反向起动。
1
T
第 十 章 异步电动机的电力拖动
② 制动效果
取决于 Rb 的大小。
③ 制动时的功率
R '＋Rb'
Pe = m1I2'2 2
＞0
s
Pm = (1－s ) Pe＜0
PCu2 = m1(R2'＋Rb' ) I2'2
= Pe－Pm
= Pe＋|Pm|
三相电能
定子 电磁功率Pe
n
2
n0
b
c
a
1
T
O
－n0
转子
电阻
消耗
掉
转子
机械功率Pm
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(2) 转子反向的反接制动 ——下放重物
n
① 制动原理
n0
定子相序不变，转子
b
电路串联对称电阻 Rb。 低速提
a点
n↓
惯性
a
b 点(Tb＜TL)，升重物
c 点 ( n = 0，Tc＜TL )
e
O
在TL 作用下
d 点( nd＜0，Td = TL )
M 反向起动
② 制动效果
制动运
行状态
改变 Rb 的大小，
改变特性 2 的斜率， 改变 nd 。
1
TL
T
c
3
d
2
第 十 章 异步电动机的电力拖动
③ 制动时的功率
n0－n
第四象限： s =
n0 ＞1 (n＜0)
2 R2'＋Rb'
＞0 —— 定子输入电功率
Pe = m1I2'
s
Pm = (1－s ) Pe ＜0 —— 轴上输入机械功率
（位能负载的位能）
PCu2 = m1(R2'＋Rb' ) I2'2
= Pe－Pm
= Pe＋|Pm|
—— 电功率与机械功率均
消耗在转子电路中。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
3. 回馈制动
特点：| n | ＞ | n0 |，s＜0。
电机处于发电机状态。
(1) 调速过程中的回馈制动
n
f1' ＞ f1"
n
a
b
?
c
O
d
TL
a
b
f1'
f1"
T
c
d
O TL
YY
Y
T
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(2) 下放重物时的回馈制动
3~
n0
b
n
T
M
3~
正向电动
n
a
反接制动
TL
c
O
TL
Rb
T
回馈制动
G
－n0
反向电动
d
第 十 章 异步电动机的电力拖动
制动时的功率
n0＋n
－n0－n
第四象限： s =
= n
＜0 (n＜－n0)
－n0
0
R '＋Rb'
Pe = m1I2'2 2
＜0
s
——定子发出电功率，向电源回馈电能。
Pm= (1－s ) Pe ＜0
—— 轴上输入机械功率(位能负载的位能)。
PCu2 = Pe－Pm
|Pe | = |Pm|－PCu2
—— 机械能转换成电能(减去转子铜损耗等)。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
制动效果
Rb  →下放速度 。
※ 为了避免危险的高速，
一般不串联 Rb。
n
n0
O
TL
－n0
T
第11 章 三相 异步电动机的起动及起
动设备的计算
11-1 三相异步电动机的起动 方法
1. 电动机的起动指标
(1) 起动转矩足够大
Tst ＞TL
Tst ≥(1.1 ~ 1.2) TL
(2) 起动电流不超过允许范围。
异步电动机的实际起动情况
起动电流大：Ist = sc IN = (5.5～7) IN
起动转矩小：Tst = stTN = (1.6～2.2) TN
不利影响
① 大的 Ist 使电网电压降低，影响自身及其他负载
工作。
② 频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。
2. 笼型异步电动机的直接起动
(1) 小容量的电动机（PN ≤7.5kW）
(2) 电动机容量满足如下要求：
Ist
sc =
IN
1
电源总容量(kV·A)
≤ 〔3 +
电动机容量(kW)
4
〕
11-1 三相异步电动机的起动
3. 笼型异步电动机的减压起动
(1) 定子串联电阻或电抗减压起动
3~
3~
S1
S1
FU
FU
RS
S2
M
3~
起动
运行
XS
S2
M
3~
11-1 三相异步电动机的起动
(2) 自耦变压器减压起动
3 ~ UN
S1
FU
S2
M
3~
TA
4.3 三相异步电动机的起动
(2) 自耦变压器减压起动
3 ~ UN
S1
FU
S2
起动
M
3~
TA
11-1 三相异步电动机的起动
(2) 自耦变压器减压起动
3 ~ UN
S1
FU
运行
S2
M
3~
TA
11-1 三相异步电动机的起动
(3) 星形－三角形减压起动（Y－  起动）
适用于：正常运行为△联结的电动机。
3 ~ UN
S1
FU
U2
U1
W2
V1
S2
V2
W1
4.3 三相异步电动机的起动
(2) 星形－三角形减压起动（Y－  起动）
适用于：正常运行为△联结的电动机。
3 ~ UN
S1
FU
U2
V1
S2
U1
W2
V2
W1
Y 起动
(2) 星形－三角形减压起动（Y－  起动）
适用于：正常运行为△联结的电动机。
3 ~ UN
定子相电压比
U1PY UN 3
= 1
=
S1
UN
U1P△
3
FU
 运行
定子相电流比
U1PY
I1PY
= 1
=
U2 V1
U1P△
I1P△
3
S2
起动电流比
V2
U1
I1PY
IstY
1
=
=
W2
W1
Ist△
3 I1P△ 3
11-1 三相异步电动机的起动
Y 型起动的起动电流
1
IstY =
Ist
3
起动转矩比
U1PY 2 1
TstY
=
=(
)
3
Tst△
U1P△
Y型起动的起动转矩
1
TstY =
Tst
3
11-1 三相异步电动机的起动
4. 绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动
频敏变阻器
频率高：损耗大，电阻大。
频率低：损耗小，电阻小。
转子电路起动时
f2 高，电阻大，
Tst' 大， Ist' 小。
转子电路正常运行时
f2 低，电阻小，
自动切除变阻器。
频敏变阻器
11-2 改善起动性能的三相笼型异步
电动机
11-2. 改善起动性能的三相笼型异步电动机
(1) 深槽异步电动机
槽深 h 与槽宽 b 之比为：h / b = 8 ~ 12
起动时，f2 高，
漏电抗大，电流的集
漏电抗小
增大
肤效应使导条的等效
↑
↑
面积减小，即 R2 ，
漏电抗大
电流密度
使 Tst 。
运行时， f2 很低，
漏电抗很小，集肤效
应消失，R2→  。
11-2 改善起动性能的三相笼型异步
电动机
2.双笼型异步电动机
起动时， f2 高，
电阻大
漏抗大，起主要作用， 漏抗小
电阻小
I2 主要集中在外笼，
漏抗大
外笼 R2 大→ Tst 大。
外笼 —— 起动笼。
运行时， f2 很低 ，
漏抗很小，R2 起主要作
用，
I2 主要集中在内笼。
内笼 —— 工作笼。
上笼
（外笼）
下笼
（内笼）
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
(1) 起动过程
3 ~
S
①串联 Rst1 和 Rst2 起动（特性 a）
总电阻 R22 = R2 + Rst1+ Rst2
n
切除 Rst2
n0
M
3~
a2
S1
Rst1
a1
S2
Rst2
O
TL T2
T1
T
a (R22)
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
5. 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
(1) 起动过程
3 ~
S
② 合上 S2 ，切除 Rst2（特性 b）
总电阻 R21 = R2+ Rst1
n
切除 Rst1
n0
M
3~
b2
a2
S1
b1
b (R21)
Rst1
S2
Rst2
a1
O
TL T2
T1
T
a (R22)
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
(1) 起动过程
3 ~
S
③ 合上 S1 ，切除 Rst1（特性 c）
总电阻: R2
n
n0
M
3~
p
c2
c1
b2
a2
S1
R S2
c (R2)
b1
b (R21)
st1
Rst2
a1
O
TL T2
T1
T
a (R22)
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
(2) 起动级数未定时起动电阻的计算
① 选择 T1 和 T2
起动转矩： T1 = (0.8 ~ 0.9) TM
切换转矩： T2 = (1.1 ~ 1.2) TL
② 起切转矩比 
T1
 =
T2
③ 求出起动级数 m
根据相似三角形的几何关系来推导。
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
T1
n0－ nc1
=
=
TM n0－ nMc
T2
n0－ nc2
=
=
TM n0－ nMc
同理可得：
sb1
sa1
T1
=
=
=
TM sMa sMb
sb2
sa2
T2
=
=
=
TM sMa sMb
sc1
sMc
sc2
sMc
n
n0
因为 sa2 = sb1 ，sb2 = sc1
sM∝ R2
c2
c1
b2
a2
c (R2)
b1
b (R21)
a1
O
sc1
sMc
sc2
sMc
p
TL T2
T1
T
a (R22)
所以
T1 sMa R22
=
=
=
T2 sMb R21
T1 sMb R21
=
=
=
T2 sMc R2
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
因此有下面的关系
R21 =βR2
R22 =βR21 =β2R2
对于 m 级起动，有
R2m = βmR2
式中
R2m = R2＋Rst1＋Rst2＋ ··· ＋Rstm
于是得到下式：
β=
因为 sc1 = sa1
sMc
sMa
m R2m
R2
R2
R2
= 1×
=
R22 R22
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
R2
sc1 =
对于 m 级起动，则有
R2m
sc1
T1
=
在固有特性 c 上，有关系
TN
sN
因此可得
β=
m R2m
R2
=
m
TN
sNT1
TN
lg
sNT1
m=
lgβ
④ 重新计算 ，校验是否在规定范围内。
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
⑤ 求转子每相绕组的电阻 R2
sN U2N
R2 =
√3 I2N
⑥ 计算各级总电阻和各级起动电阻
R21 =βR2 =β2R2
R22 =βR21
…
=βm R2
R2m = βR2(m－1)
Rst1 = R21－R2
Rst2 = R22－R21
…
Rstm = R2m－R2(m－1)
11-3 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动
(3) 起动级数已定时起动电阻的计算
① T1 = (0.8 ~ 0.9) TM
②
m TN
β=
sNT1
③
T1
，验算： T2 = (1.1 ~ 1.2) TL ，
T2 =

若不满足，重新调整，直到满足要求。
④ R = sN U2N
2
3 I2N
⑤ 计算各级总电阻和各级起动电阻。
十二章
异步电动机调速
由异步电动机的转速公式
60 f1
n  n1 ( 1  s) 
( 1  s)
p
可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：
（1）改变定子极对数 p 调速。
（2）改变电源频率 f1 调速。
（3）改变转差率 s 调速。
一、变极调速
变极调速是改变定子绕组的极对数实现的，只用于笼型电动机。
以4极变2极为例：
U相两个线圈，顺向串联，
定子绕组产生4极磁场：
反向串联和反向并联，定子绕组
产生2极磁场：
Y→反并YY，2p-p
注意：
∆→YY，2p-p
当改变
定子绕
组接线
时，必
须同时
改变定
子绕组
的相序
二、 变频调速
60 f1
n  n1 ( 1  s) 
( 1  s)
p
改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步
转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以
从基频向上调，也可以从基频向下调。
变频调速的优点是无级变速，变速范围大，且具有较硬
的机械特性。
变频调速的缺点是有一套专门的变频电源，调速系统较
为复杂，设备投资较高。
• 1. 从基频向下变频调速
• 我们知道，三相异步电动机每相电压：
U1  E1  4.44 f1 N1k N1 m
• 降低电源频率时，必须同时降低电源电压。降低电源电压
有两种控的制方法。
• ⑴ 保持 E1 =常数 ：
f1
2 r2

m1 I 2 
PM
m1 p
s
T 


2

n
1
2f 1
1
60
2
r2
s



E 2

2
  r2 
2




x


2

s
  
2


 r2
 s



m1 pf1  E1 
m1 pf1 m1 pf1  E1 
 
 



2
2  f1   r2 
2
2  f1 
2
   x2  
s
2
r2
s
2
r2 sx2  

s
r2
上式是保持气隙每极磁通为常数变频调速时的机械特性方程式。
下面根据该方程式，具体分析一下最大转矩Tm及相应的转差率sm。
最大转矩处
dT
ds
 0 ，对应的转差率为sm，即： s
m
2
m1 pf1  E1 
1
 
Tm 
2  f1  x 2   x 2 
2
1 m1 p  E1 
1


 
 常数


2 2  f 1  2L2
最大转矩处的转速降落为：
r2 60 f1
r2
60
nm  s m n1 



 常数
x2
p
2L2 p
r2

x2 
E1
当改变频率时，若保持 f 1 =常数，最大转矩 Tm  常数，与频率
无关，并且最大转矩对应的转速降落相等，也就是不同频率的各条
机械特性是平行的，硬度相同。根据上式画出保持恒磁通变频调速
的机械特性，如图所示。这种调速方法机械特性较硬，在一定的静
差率要求下，调速范围宽，而且稳定性好。由于频率可以连续调
节，因此变频调速为无级调速，平滑性好。另外，电动机在正常负
载运行时，转差率s较小，因此转差功率较小，效率较高。
经分析，恒磁通变频调速是属于为恒转矩调速方式。即当：
时，
2.
从基频向上变频调速 ：
升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保
持电压为UN不变，频率越高，磁通Φm越低，是一种降低磁通升
速的方法，类似他励直流电动机弱磁升速情况。

保持不变升高频率时，电动机电磁转矩

r2
m1 pU
s
T 
2


r2 
2
2f1  r1    x1  x 2   
s


2
1
m1 pU 12 f1
1
Tm  
2 2f r  r 2   x  x  2 
1 1
1
1
2


2
1
1
m1 pU
1
 
 2
2 2f1 x1  x2  
f1
Sm 
r2
r  x1
2
1
2

 x 2 
r2
r2

x1  x 2 
1


2f1 L1  L2 
f1
Tm 越小，S m也减小，最大转矩对应的转速降落
因此，频率越高时，
为
根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行
段近似平行，如图所示。
r2
60 f1
nm  s m n1 

 常数
2f 2 L1  L2  p
根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行段近
似平行，如图所示。
综上所述，三相异步电动机变频调速具有以下几个特点：
①从基频向下调速，为恒转矩调速方式；从基频向上调速，近
似为恒功率调速方式；
②调速范围大；
③转速稳定性好；
④运行时小，效率高；
⑤频率可以连续调节，变频调速为无级调速。
三、变转差率调速
1. 绕线转子电动机的转子串接电阻调速
绕线转子电动机的转子回路串接对称电阻时的机械特性为
从机械特性看，转子串电阻
时，同步速和最大转矩不变，但
临界转差率增大。当恒转矩负载
时，电机的转速随转子串联电阻
的增大而减小。
2. 绕线转子电动机的串级调速
在绕线转子电动机的转子回路
串接一个与转子电动势 E 2 s 同
步频率的附加电动势 E ad 。
通过改变 E ad的幅值和相
位，也可实现调速，这就
是串级调速。
3. 改变定子电压调速
改变电动机的电压时，
机械特性为
调压调速既非恒转矩调
速，也非恒功率调速，它最
适用于转矩随转速降低而减
小的负载，如风机类负载，
也可用于恒转矩负载，最不
适用恒功率负载。