2、变频起动
（2）最佳起动频率
（b）若令频率比αF=f1/f1e，且U1/f1=常数，f1e：额定频率
则有U1= αFU1e，其中U1e：定子额定电压
可得转矩公式另一形式：
M 2 f 1e[(s
U r 3P 2 ' 1e 2
r1r'2)2

F
(
s
F
s)2
X
2]
e
式中：Xe=X1e+X2e为额定频率f1e时定转子总漏抗
（3）MK的大小象征着电动机的过载能力， MK越小，为保证 过载能力不变，电动机所带
负载就越小。在任何情况下 nN 电动机的负载转矩都不能大于
MK ，否则电动机转速将急剧 下降，致使电动机堵转停止
（4）nK点称为临界转速点， 其大小决定了K点的上下位置，
7 从而反映了机械特性的硬度
MN Mst
MK
§4.1异步电动机的运转状态与控制
4
MN Mst
MK M
§4.1异步电动机的运转状态与控制 三、异步电动机的自然机械特性
2、理想空载点
n=n0点称为理想空载点，在该点电动机以近似同步转速运行 （s=0），其电磁转矩M=0
3、起动转矩
（1）在n=0（此时s=1），M=Mst点称为起动转矩，也称堵转 转矩。对应点S为起动点，
在此点上电动机已接通电源， nN
即工作于额定转矩时电动机具有很硬的机械特性
nN
6
MN Mst
MK
§4.1异步电动机的运转状态与控制 三、异步电动机的自然机械特性
5、最大转矩
（1）在n=nK（此时s=sK），M=MK点称为最大转矩。
（2）电动机正常运行时需要有一定的过载能力，一般用 β m=MK/MN表示，普通电动机的β m=2～2.2
但尚未起动
（2）生产机械运行时常用
负载转矩表示其负载大小，
当电动机轴上的负载转矩
大于Mst时，电动机不能起动
5
MN Mst
MK M
§4.1异步电动机的运转状态与控制 三、异步电动机的自然机械特性
4、额定转矩
（1）在n=nN（此时s=sN），M=MN点称为额定转矩。 （2）当电动机工作在额定转矩时sN通常在在0.02~0.06之间 （3）转速在很小范围内变化时，转矩可在很大范围内变化，
第四章 电动机的运行和负载
§4.1 异步电动机的运转状态与控制 §4.2变频调速异步电动机的机械特性 §4.3 异步电动机的负载 §4.4 主要负载的特征与变频传动
1
§4.1 异步电动机的运转状态与控制
一、概述
1、变频调速技术主要用于交流电动机的调速控制，所用交流 电动机主要是异步电动机，特别是三相笼型异步电动机，其 具有结构简单、价格低廉、控制方便、应用广泛的特点。 2、交流异步电动机的结构参数、机械特性及所带负载特性对 变频器的正常工作有着极大影响，因此为了满足生产工艺过 程要求，正确选配变频传动调速系统，需要对电动机机械特 性以及负载特性进行研究
（c）由起动转矩定义，令s=1，可得起动转矩公式：
3P 2 '
U r
MQ
f (r r ) X 2
[
1e
1e 2 F
1
' 2
2

2 F
2]
e
将上式对αF求导并令其为零，可得最大起动转矩时的频率比 10 ：αF=(r1+r2)/Xe，从而可得最佳起动频率fm=(r1+r2)f1e/Xe
§4.1异步电动机的运转状态与控制 四、异步电动机的起动
2、变频调速原理
改变定子供电频率f1 即可改变电动机的同步转速n0 ，从而 改变电动机转速n
3
§4.1异步电动机的运转状态与控制
三、异步电动机的自然机械特性
1、基本概念
（1）异步电动机机械特性 是指电动机运行时其转速与电磁转矩之间的关系。 （2）自然机械特性 当电动机工作在额定电压、 额定频率时，电磁转矩M与 nN 转子转速n之间的关系称为 电动机的自然机械特性， 即n=f(M)，是由电动机本身 固有参数决定的特性。由机械 特性曲线可得几个特殊转矩：
2、变频起动
（2）最佳起动频率 （d）讨论 对一般电动机最佳起动频率大致在12.5~25Hz范围内，超过 此值起动转矩都将小于最大值 起动后逐步加速到额定转速。如图为低频起动时的电动机机 械特性曲线，电动机从最佳起动频率起动，随着频率上升， 转速上升，直到到达电动机工作频率后，电动机稳速运行 由图知属于恒最大转矩或恒磁通 运行，能在很低频率下带动负载起动 和运行
四、异步电动机的起动
1、概述
（1）电动机从静止状态一直加速到稳定转速的过程，称为起 动过程 （2）异步电动机在工频50Hz直接起动时起动电流可达到额定 电流的5~7倍，而起动转矩Mst并不很大，一般为Mst =（1.8~2 ）MN （3）较大的起动电流会引起电网电压下降，影响其他电气设 备正常工作，而较小的起动转矩常使带有较重负载的电动机 起动不能实现 （4）为了减小起动电流，在生产中除了小容量三相异步电动 机采用直接起动外，一般常用降低电压的方法起动电动机， 但却减小了起动转矩。 （5）在变频调速系统中可通过降频降压来起动电动机，减小 8 起动电流，增加起动转矩，加快起动过程
（2）最佳起动频率
（a）由电机学可知电动机转矩公式：
M

2
U r 3P r
' 2
/
2
s)

(
X
1
X
2)2]
式中：U1：定子电压， X1、X2：定子、转子电抗
P：极对数，
r1、r2’：定子和转子电阻
9
s：转差率，s=f1/f2，f1、f2：定子、转子频率
§4.1异步电动机的运转状态与控制 四、异步电动机的起动
11
§4.1异步电动机的运转状态与控制
2
§4.1异步电动机的运转状态与控制
二、异步电动机变频调速基本原理
1、异步电动机转速公式
由电机学原理可知，异步电动机转速n表达式为：
n

1
sn0

1
s 60 f1
p
其中n0同步转速，p磁极对数，f1定子绕组供电电源频率 转差率s=(n0-n)/n0 异步电动机在额定状态运行时s一般在0.01~0.05之间
§4.1异步电动机的运转状态与控制 四、异步电动机的起动
2、变频起动
（1）起动原理
（a）根据异步电动机机械特性，当低于工频频率起动时，在
高频区间电动机的起动转矩随频率的降低而增大，而在低频
区间起动转矩随频率的降低而减小
（b）为了缩短起动时间，要求选择最佳起动频率以获得最大
起动转矩，同时尽可能减小起动电流