转子电流折算值： I
E
r
()
x
s
r2
转子功率因数：
cos2
s
( r2 )2 s
x22
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
T
Pem 1
m1I 22
r2 s
sm
x1
r2 x2
Tm
3 pU12
4f1(x1
x2 )
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λm表示，
即：
m
Tm TN
一般异步电动机过载倍数λm=1.5～2.2。
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
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。
Pe = m1—I2'—2 R定2'子＋s 发Rb出'＜电0功率，向电源回馈电能。
Pm=
(1－s ) ——
轴Pe上＜输0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 。
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
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。
2f1
p
3 pU12
r s
2f1
r1
r2 s
2
x1
x2
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
c 点(T = TL),
以速度 nc 稳定下放重物。 制动效果：
T
Oc
由制动回路的电阻决定。
TL
制动运
行状态
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
① 制动原理
3~
3~
制
动
前
的
M
电
3~
路
制
动
M
时
3~
的
电
Rb
路
第 十 章 异步电动机的电力拖动
制动前：正向电动状态。
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：
T
Pem 1
m1E2 I2 cos2 2n1
m1(4.44f1N1kw1m )I2 cos2 2f1
60
p
pm1N1kw1 2
m I 2
cos2
CT mI2 cos2
分析物理表达式
异步电动机的转矩系数：CT
pm1N1kw1 2
（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
Байду номын сангаас
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
(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。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(3) 能耗制动过程 —— 迅速停车 2
① 制动原理
b
n
a1
制动前：特性 1。
制动时：特性 2。
a 点 惯性 b 点 (T＜0，制动开始)
O TL
T
n↓ 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
矩，用Tst表示，则有：
Tst
2f1
r1
3 pU12r2
r22 x1
x2 2
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：
kst
Tst TN
一般普通异步电动机起动转矩倍数为0.8～1.2。
实用（表3达）式实：用T 表达2r式2r1
r2 sm
2
r1sm r2
T
×
TM3~
n
M 为制动状态。
F
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"
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。
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 惯性 b 点 (T＜0，制动开始) 2
n↓ 原点 O (n = 0，T = 0), b
n
a 1
在TL作用下 n 反向增加
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
制动前 S1 合上，S2 断开， M 为电动状态。
制动时
S1
Φ
S2 Rb
＋
I1
U －
S1 断开，S2 合上。 F
定子: U →I1 →Φ 转子: n →E2 → I2
n
制动时：定子相序改变， 2
n0 变向。
b
n0
a
1
s
=
－n0 －n －n0
=
n0＋n n0
即：s ＞1 (第二象限)。
－TL
T
c
O TL
同时：E2s、I2 反向，T 反向。 a 点 惯性 b 点(T＜0，制动开始)
d
n↓ c 点(n = 0，T ≠ 0)，
－n0
制动结束。
到 c 点时，若未切断电源，
cd
f1"
n
a
YY
cd Y
O TL
T
O TL
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~
T
n
M
TL
3~
b 反接制动
c
n 正向电动
n0
a
O
TL
T
Rb
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
第四象限：
s=
－n0－n －n0
=
n0＋n n0
＜0 (n＜－n0)
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
最大转矩Tm是T=ƒ（s）的极值点，最大转
矩为： Tm
4f1
r1
3 pU12 r12
( x1
x2 )2
最大转矩对应的临界转差率为：
sm
r2 r12 (x1 x2 )2
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
通常情况下r，12 (x1 x2 )可2 忽略r1，则有：
n
n0
a1
O
T
－n0
机械功率Pm