三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在額定電壓和額定頻率運(yùn)行的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、功率因數(shù)cosφ1、電磁轉(zhuǎn)矩T、效率η等與輸出功率P2的關(guān)系，即U1=UN，f=fN時(shí)，n、I1、cosφ1、T、η=f（P2）。由于異步電動(dòng)機(jī)是一種交流電動(dòng)機(jī)，所以對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)需要考慮功率因數(shù)，同時(shí)由于單邊勵(lì)磁，勵(lì)磁電流與負(fù)載電流共存于定子繞組中，所以要注意到定子電流。而轉(zhuǎn)子電流一般不能直接測(cè)取，以致這些特性就得非對(duì)輸出功率而言不可。和直流電動(dòng)機(jī)一樣，熟悉異步電動(dòng)機(jī)的工作特性以后，就可使它很好地完成拖動(dòng)系統(tǒng)所賦予的使命。
一、工作特性的分析
1．轉(zhuǎn)速特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時(shí)轉(zhuǎn)速變化的曲線n=f（P2），稱(chēng)為轉(zhuǎn)速特性。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，輸出功率P2≈0，在這種情況下I2=0，上列關(guān)系展示出轉(zhuǎn)差率s差不多與I2成正比，所以s≈0，轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速即n=n1。負(fù)載增大時(shí)，必使轉(zhuǎn)速略有下降，轉(zhuǎn)子電動(dòng)E2s增大，所以轉(zhuǎn)子電流I2增大，以產(chǎn)生更大點(diǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡。因此隨著輸出功率P2的增大，轉(zhuǎn)差率s也增大，則轉(zhuǎn)速稍有下降，為了保證電動(dòng)機(jī)有較高的效率，在一般異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子銅耗是很小的，額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)差率為1.5%～5%（小數(shù)字對(duì)應(yīng)于大容量的電動(dòng)機(jī)）相應(yīng)的轉(zhuǎn)速特性為一條稍向下傾斜的曲線，與并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性極為相似。
2．定子電流特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時(shí)，定子電流的變化曲線I1=f（P2），稱(chēng)為定子電流特性?？蛰d時(shí)，轉(zhuǎn)子電流，此時(shí)定子電流幾乎全部為勵(lì)磁電流。隨著負(fù)載的增大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流及磁勢(shì)亦隨之增大，抵消轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢(shì)，以保持磁勢(shì)之平衡。定子電流幾乎隨P2按正比例增加。
3．功率因數(shù)特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時(shí)，定子功率因數(shù)的變化曲線cosφ1=f（P2），稱(chēng)為功率因數(shù)特性。由于異步電動(dòng)機(jī)等值電路求得的總阻抗是電感性的，所以對(duì)電源來(lái)說(shuō)，異步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)感性阻抗，則其功率因數(shù)總是滯后的，它必須從電網(wǎng)吸取感性無(wú)功功率?？蛰d時(shí)，定子電流I1基本上是勵(lì)磁電流，主要用于無(wú)功勵(lì)磁，所以功率因數(shù)很低，為0.1～0.2。當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的有功分量增加，定子電流的有功分量隨之增加，即可使功率因數(shù)提高。在接近額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)達(dá)到最大。由于在空載到額定負(fù)載后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s很小，而且變化很小，所以轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角幾乎不變。但負(fù)載超過(guò)額定值時(shí)，s值就會(huì)變得較大，因此φ2變大，轉(zhuǎn)子電源中的無(wú)功分量增加，以致使電動(dòng)機(jī)定子功率因數(shù)又重新下降了。
4．電磁轉(zhuǎn)矩特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩的變化曲線T=f（P2），稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩特性。
因?yàn)檩敵龉β蔖2=T2Ω，所以異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過(guò)額定值時(shí)。轉(zhuǎn)速和角速度Ω變化很小，而空載轉(zhuǎn)矩T0又可以認(rèn)為基本上不變，所以電磁轉(zhuǎn)矩特性近似為一條斜率為的直線。
5．效率特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時(shí)，效率的變化曲線η=f（P2），稱(chēng)為效率特性。異步電動(dòng)機(jī)中的損耗也可分為不變損耗PFe、PΩ和可變損耗PCu、Pδ兩部分。當(dāng)輸出功率P2增加時(shí)，可變損耗增加較慢，所以效率上升很快。和直流電動(dòng)機(jī)的效率特性一樣，當(dāng)可變損耗等于不變損耗時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大值。隨后負(fù)載繼續(xù)增加，可變損耗增加很快，效率就要降低。對(duì)于中小型異步電動(dòng)機(jī)，最大效率出現(xiàn)在大約有3/4的額定負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)容量越大，效率就越高。