三相异步电机的转矩特性与机械特性

1．电磁转矩（简称转矩）

异步电动机的转矩T 是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I 2相互作用而产生的。电磁转矩的大小与转子绕组中的电流I 及旋转磁场的强弱有关。

经理论证明，它们的关系是：

22cos T T K I ?=Φ （5-4）

其中 T 为电磁转矩 K T 为与电机结构有关的常数

Φ为旋转磁场每个极的磁通量 I 2为转子绕组电流的有效值

?2为转子电流滞后于转子电势的相位角若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系，（5-4）修正为： 22122220()T sR U T K R sX '=+ （5-5）

其中 T K '为常数 U 1为定子绕组的相电压

S 为转差率 R 2为转子每相绕组的电阻 X 20为转子静止时每相绕组的感抗

由上式可知，转矩T 还与定子每相电压U 1的平方成比例，所以当电源电压有所变动时，对转矩的影响很大。此外，转矩T 还受转子电阻R 2的影响。图4-15为异步电动机的转矩特性曲线。

2．机械特性曲线

图 5-5 三相异步电动机的机械特性曲线在一定的电源电压U 1和转子电阻R 2下，电动机的转矩T 与转差率n 之间的n n m (a) T =f (s )曲线

关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性曲线，它可根据式（5-4）得出，如图5-5所示。

在机械特性曲线上我们要讨论三个转矩：

1）．额定转矩T N

额定转矩T N 是异步电动机带额定负载时，转轴上的输出转矩。

29550N P T n =

（5-6）式中P 2是电动机轴上输出的机械功率，其单位是瓦特，n 的单位是转/分，T N 的单位是牛·米。

当忽略电动机本身机械摩擦转矩T 0时，阻转矩近似为负载转矩T L ，电动机作等速旋转时，电磁转矩T 必与阻转矩T L 相等，即T = T L 。额定负载时，则有T N = T L 。

2）．最大转矩T m

T m 又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。

最大转矩的转差率为S m ，此时的S m 叫做临界转差率，见图5-5（a ）最大转矩Tm 与额定转矩T N 之比称为电动机的过载系数λ，即

λ= Tm / T N 一般三相异步的过载系数在1.8~2.2之间。

在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩，而后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩，它必须大于最大负载转矩。否则，就是重选电动机。

3）．起动转矩T st ，

T st 为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s ＝１时的转矩。

为确保电动机能够带额定负载起动，必须满足：T st >T N ，一般的三相异步电动机有T st /T N =1~2.2。

3．电动机的负载能力自适应分析

电动机在工作时，它所产生的电磁转矩T 的大小能够在一定的范围内自动调整以适应负载的变化，这种特性称为自适应负载能力。

L T n S I T ↑?↓?↑?↑?↑ 直至新的平衡。此过程中，2I ↑时，1 I ↑? 电源提供的功率自动增加。

总结：

1、电磁转矩T 的大小与转子绕组中的电流I 及旋转磁场的强弱有关。 22cos T T K I ?=Φ

转矩T 还与定子每相电压U 1的平方成比例，所以当电源电压有所变动时，对转矩的影响很大。此外，转矩T 还受转子电阻R 2的影响。

2、在一定的电源电压U 1和转子电阻R 2下，电动机的转矩T 与转差率n 之间的关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性曲线。其特性见图5-5

3、三个转矩：

1）．额定转矩T N

额定转矩T N 是异步电动机带额定负载时，转轴上的输出转矩。

29550N P T n =

2）．最大转矩T m

T m 又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。 3）．起动转矩T st ，

T st 为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s ＝１时的转矩。

4、电动机的负载能力自适应分析

电动机在工作时，它所产生的电磁转矩T 的大小能够在一定的范围内自动调整以适应负载的变化，这种特性称为自适应负载能力。

电机特性曲线

? ? ? ? ? ? 电气控制与PLC网络教学资源当前位置: 电气控制与PLC网络教学资源> 学习情境> 项目一货物升降机的继电-接触器控制> 正文 1.1.3三相异步电动机的工作特性作者: Admin | 来源：| 点击: 517 | 发布时间: 2007-10-07 异步电动机的转矩特性动画演示一、三相异步电动机的转矩特性异步电动机的电磁转矩T是由载流导体在磁场中受电磁力的作用而产生的，它使电动机旋转。式中U1——定子绕组相电压有效值，单位是伏特(V)； f1——定子电源频率，单位是赫兹(Hz)； s——电动机的转差率；

R2——转子绕组一相电阻，单位是欧姆(Ω)； X20——转子不动时一相感抗，单位是欧姆(Ω)； C——与电机结构有关的比例常数。为了分析方便，将异步电动机的电磁转矩T代替电动机的输出转矩T2 由于电动机的转子参数R2及X20是一定的，电源频率f1也是一定的，故当电源电压U1一定时，上式即表明异步电动机的电磁转矩T只与转差率s有关，因此可用函数式T=f（s）表示，称为异步电动机的转矩特性，画出其图象则称为转矩特性曲线，如图1-13所示。图1-13异步电动机的转矩特性曲线

二、异步电动机的机械特性 1.电动机的额定转矩的实用计算式旋转机械的机械功率等于转矩和转动角速度的乘积,对于电动机而言,就有 P2=T2Ω(1-4) 当电动机的输出转矩T2用牛·米(N·m)作单位，旋转角速度Ω用弧度/秒(rad/s)作单位时，输出功率P2的单位是瓦特。在电动机中计算转矩时输出功率P2的单位是千瓦(kW)，转速n的单位是转/分(r/min)，所以可以将计算公式简化，如在额定状态下转矩公式为式中T N——电动机的额定转矩，单位是牛·米(N·m)； P N——电动机的额定功率，单位是千瓦(kW)； n N——电动机的额定转速，单位是转/分(r/min).

YLJ系列力矩电机简介

YLJ系列力矩电机简介 YLJ、YDLJ系列力矩三相异步电动机是一种具有软机械特性和宽调速的范围的特种电机。当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。由于转子电阴高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机（输出力矩较小100机座号及以下除外），作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。应用范围一、卷绕：在电线电缆、纺织、金属加工、造纸等加工时，卷绕是一个十分重要的工序。产品卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，因为张力过大会将线材的线径拉细甚至拉断，或造成产品的厚薄不均匀，而张力过小则可造成卷绕松驰。为使在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时驱动卷筒的电机的输出力矩也增大，同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低，力矩电动机的机械特性恰好能满足这一要求。图一、为卷绕工序示意图、典型力矩电机转矩－转速特性与卷绕张力的匹配曲线。在力矩电机1/3～2/3N0转速范围内（卷径比1：2）二条曲线相交的阴影部份，卷绕特性最为理想，这时P＝F·V＝常数即T·n＝常数（P：功率、F：张力、V线速度、T：力矩、n：电机转速）。对于卷径比1：3、1：4或更大时，在一定程度上也能达到控制张力的要求，只是精度稍差，对卷径比大且张力控制精度要求较高的场合，可选用双速或三速力矩电机来达到。通常每台设备生产的品种和规格较多，在材料和规格变化时，所要求的张力和转速也不同，这时可利用调压装置调节电机端电压，即可达到增减电机输出力矩的目的。图二、为不同电压力矩电机特性曲线族，此时输出力矩与电压的关系为 TαU2。力矩电机卷绕时具有优点： 1.从空盘到满盘过程中张力保持稳定。 2.张力调节方便，一次调节后能正确重复。 3.结构可靠，维护方便，控制，操作简便，成本低。二、开卷（制动恒功率特性）开卷亦称松卷、放卷、放线等，见图三。在工业生产中，有时需要把卷绕在滚筒上的产品输送到下一个工序。在输送过程中，要求施于产品一个与传动方向相反的张力，同时要求随着筒径的变化，而保持产品传动的线速度和反张力恒定，这就要求电机具有制动恒功率特性。利用力矩电机在制动状态的机械特性，见图四，把已成卷的产品松开后再加工，可防止产品在开卷过程中因时松时紧而影响质量。其原理同于卷绕时一样分析。三、无级调速力矩电机的机械特性很软，当负载增加时，电机的转速降低，输出力矩增加，而输出力矩是正比于电压的平方。如果负载固定，则电机的转速将随电压变化而变化，如图五所示。因此在负载恒定的装置上，只要通过调压装置改变电机的输入

三相异步电动机的机械特性习题

10.3 节一、填空题 1、异步电动机的电磁转矩是由和共同作用产生的。 2、三相异步电动机最大电磁转矩的大小与转子电阻r2 值关，起动转矩的大小与转子电阻r2 关。（填有无关系） 3、一台线式异步电动机带恒转矩负载运行，若电源电压下降，则电动机的旋转磁场转速，转差率，转速，最大电磁转矩，过载能力，电磁转矩。 4、若三相异步电动机的电源电压降为额定电压的0.8 倍，则该电动机的起动转矩T st =?T stN 。 5、一台频率为f1= 60Hz 的三相异步电动机，接在频率为50Hz 的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的，起动转矩变为原来的。 6、若异步电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。 7、绕线式异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流，起动转矩。二、选择题 1、设计在f1= 50Hz 电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60Hz 的电网上，其电动机的（）。（A）T st 减小，T max 减小，I st 增大（B）T st 减小，T max 增大，I st 减小（C）T st 减小，T max 减小，I st 减小（D）T st 增大，T max 增大，I st 增大 2、适当增加三相绕线式异步电动机转子电阻r2时，电动机的（）。（A）I st 减少, T st 增加, T max 不变, s m 增加（B）I st 增加, T st 增加, T max 不变, s m 增加（C）I st 减少, T st 增加, T max 增大, s m 增加（D）I st 增加, T st 减少, T max 不变, s m 增加 3、一台运行于额定负载的三相异步电动机，当电源电压下降10%，稳定运行后，电机的电磁转矩（）。（A）T em =T N （B）T em = 0.8T N （C）T em = 0.9T N （D）T em >T N 4、一台绕线式异步电动机，在恒定负载下，以转差率s 运行，当转子边串入电阻r = 2r2',测得转差率将为（）（r 已折算到定子边）。（A）等于原先的转差率s （B）三倍于原先的转差率s （C）两倍于原先的转差率s （D）无法确定 5、异步电动机的电磁转矩与( )。（A）定子线电压的平方成正比；（B）定子线电压成正比；（C）定子相电压平方成反比；（D）定子相电压平方成正比。 6、一般电动机的最大转矩与额定转矩的比值叫过载系数，一般此值应( )。（A）等于1 （B）小于1 （C）大于1 （D）等于0 三、问答题

相异步电动机_习题参考答案

三相异步电动机习题参考 1 在额定工作情况下的三相异步电动机，已知其转速为960r/min ，试问电动机的同步转速是多少？有几对磁极对数？转差率是多大？解：∵ n N =960(r/min) ∴n 1=1000(r/min) p=3 04.01000 960100011=-=-=n n n s N 2 有一台六极三相绕线式异步电动机，在f=50HZ 的电源上带额定负载动运行，其转差率为，求定子磁场的转速及频率和转子磁场的频率和转速。解：六极电动机，p =3 定子磁场的转速即同步转速n 1=(60×50)/3=1000(r/min) 定子频率f 1=50Hz 转子频率f 2=sf 1=×50=1Hz 转子转速n =n 1(1-s )=1000=980(r/min) 3 Y180L-4型电动机的额定功率为22kw ，额定转速为1470r/min ，频率为50HZ ，最大电磁转矩为。试求电动机的进载系数入？解：1431470 22955095502=?=?=N N N n P T 2.2143 6.314===N m T T λ 4 已知Y180M-4型三相异步电动机，其额定数据如下表所示。求：(1)额定电流I N ； (2)额定转差率S N ； (3)额定转矩T N ；最大转矩T M 、启动转矩Tst 。解：（1）额定电流I N ==N N N N U P η?cos 31=91.086.03803105.18????=(A) （2）额定转差率S N =(1500-1470)/1500=

（3）额定转矩T N =9550×1470=120 最大转矩T M =×120=264 启动转矩Tst=×120=240 5 Y225-4型三相异步电动机的技术数据如下：380v 、50HZ 、△接法、定子输入功率P 1N =、定子电流I 1N =、转差率S N =，轴上输出转矩T N =，求：(1)电动机的转速n 2，(2)轴上输出的机械功率P 2N ，(3)功率因数N ?cos （4）效率ηN 。解：（1）从电动机型号可知电动机为4极电机，磁极对数为p =2，由 1 21n n n s -= 所以 1480)013.01(1500)1(12=-?=-=s n n (r/min) （2）∵N N m n P T 29550? = ∴45955014804.29095502=?==N m N n T P （KW ）（3） ∵N L L N Cos I U P ?3 1= ∴88.02 .8438031075.4833 1=???==L L N N I U P Cos ? （4）923.075.484512===N N N P P η 6 四极三相异步电动机的额定功率为30kw ，额定电压为380V ，三角形接法，频率为50HZ 。在额定负载下运动时，其转差率为，效率为90%，电流为，试求：(1)转子旋转磁场对转子的转速；(2)额定转矩；(3)电动机的功率因数。解：（1）转子旋转磁场对转子的转速n 2=Sn 1=×1500=30 (r/min) （2）额定转矩T N =9550×30/1470= （3）电动机的功率因数88.09 .05.573803103033 =????==N L L N N I U P Cos η? 7 上题中电动机的T st /T N =，I st /I N =7，试求：(1)用Y-△降压启动时的启动电流和启动转矩；(2)当负载转矩为额定转矩的60%和25%时，电动机能否启动？解：（1）用Y-△降压启动时的启动电流I ST =7×3=134(A) 用Y-△降压启动时的启动转矩T st=×3=(Nm) （2）因为 T st=，当负载转矩为额定转矩的60%时, 由于T st 小于负载转矩，电动机不能启动。当负载转矩为额定转矩的25%时，由于T st 大于负载转矩，电动机可以启动。

直流力矩电动机

1.3 直流力矩电动机 1.3.1 概述在某些自动控制系统中，被控对象的运动速度相对来说是比较低的。例如某一种防空雷达天线的最高旋转速度为90°/s，这相当于转速15 r/min。一般直流伺服电动机的额定转速为1500 r/min或3000 r/min，甚至6000 r/min，这时就需要用齿轮减速后再去拖动天线旋转。但是齿轮之间的间隙对提高自动控制系统的性能指标很有害，它会引起系统在小范围内的振荡和降低系统的刚度。因此，我们希望有一种低转速、大转矩的电动机来直接带动被控对象。直流力矩电动机就是为满足类似上述这种低转速、大转矩负载的需要而设计制造的电动机。它能够在长期堵转或低速运行时产生足够大的转矩，而且不需经过齿轮减速而直接带动负载。它具有反应速度快、转矩和转速波动小、能在很低转速下稳定运行、机械特性和调节特性线性度好等优点。特别适用于位置伺服系统和低速伺服系统中作执行元件，也适用于需要转矩调节、转矩反馈和一定张力的场合(例如在纸带的传动中)。 1.3.2 结构特点直流力矩电动机的工作原理和普通的直流伺服电动机相同，只是在结构和外形尺寸的比例上有所不同。一般直流伺服电动机为了减少其转动惯量，大部分做成细长圆柱形。而直流力矩电动机为了能在相同的体积和电枢电压下产生比较大的转矩和低的转速，一般做成圆盘状，电枢长度和直径之比一般为0.2 左右；从结构合理性来考虑，一般做成永磁多极的。为了减少转矩和转速的波动，选取较多的槽数、换向片数和串联导体数。总体结构型式有分装式和内装式两种，分装式结构包括定子、转子和刷架三大部件，机壳和转轴由用户根据安装方式自行选配；内装式则与一般电机相同，机壳和轴已由制造厂装配好。图1 - 28 直流力矩电动机的结构示意图 1.3.3 为什么直流力矩电动机转矩大、转速低如上所述，力矩电动机之所以做成圆盘状，是为了能在相同的体积和控制电压下产

三相异步电机的转矩特性与机械特性(精)

三相异步电机的转矩特性与机械特性 1．电磁转矩（简称转矩）异步电动机的转矩T 是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I 2相互作用而产生的。电磁转矩的大小与转子绕组中的电流I 及旋转磁场的强弱有关。经理论证明，它们的关系是： 22cos T T K I ?=Φ （5-4）其中 T 为电磁转矩 K T 为与电机结构有关的常数 Φ为旋转磁场每个极的磁通量 I 2为转子绕组电流的有效值 ?2为转子电流滞后于转子电势的相位角若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系，（5-4）修正为： 22122220()T sR U T K R sX '=+ （5-5）其中 T K '为常数 U 1为定子绕组的相电压 S 为转差率 R 2为转子每相绕组的电阻 X 20为转子静止时每相绕组的感抗由上式可知，转矩T 还与定子每相电压U 1的平方成比例，所以当电源电压有所变动时，对转矩的影响很大。此外，转矩T 还受转子电阻R 2的影响。图4-15为异步电动机的转矩特性曲线。 2．机械特性曲线图 5-5 三相异步电动机的机械特性曲线在一定的电源电压U 1和转子电阻R 2下，电动机的转矩T 与转差率n 之间的n n m (a) T =f (s )曲线

关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性曲线，它可根据式（5-4）得出，如图5-5所示。在机械特性曲线上我们要讨论三个转矩： 1）．额定转矩T N 额定转矩T N 是异步电动机带额定负载时，转轴上的输出转矩。 29550N P T n = （5-6）式中P 2是电动机轴上输出的机械功率，其单位是瓦特，n 的单位是转/分，T N 的单位是牛·米。当忽略电动机本身机械摩擦转矩T 0时，阻转矩近似为负载转矩T L ，电动机作等速旋转时，电磁转矩T 必与阻转矩T L 相等，即T = T L 。额定负载时，则有T N = T L 。 2）．最大转矩T m T m 又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。最大转矩的转差率为S m ，此时的S m 叫做临界转差率，见图5-5（a ）最大转矩Tm 与额定转矩T N 之比称为电动机的过载系数λ，即 λ= Tm / T N 一般三相异步的过载系数在1.8~2.2之间。在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩，而后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩，它必须大于最大负载转矩。否则，就是重选电动机。 3）．起动转矩T st ， T st 为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s ＝１时的转矩。为确保电动机能够带额定负载起动，必须满足：T st >T N ，一般的三相异步电动机有T st /T N =1~2.2。 3．电动机的负载能力自适应分析电动机在工作时，它所产生的电磁转矩T 的大小能够在一定的范围内自动调整以适应负载的变化，这种特性称为自适应负载能力。 2 L T n S I T ↑?↓?↑?↑?↑直至新的平衡。此过程中，2I ↑时，1 I ↑? 电源提供的功率自动增加。

交流力矩电机软机械特性的应用

交流力矩电机软机械特性的应用仪化瓶片生产中心钱伟摘要：针对瓶片一装置自清洗系统的工作性质及对其驱动部分的要求，简要探讨了力矩电机软机械特性，提出了力矩电机的选型公式，讨论了力矩电机的最佳工作状态及合理的运用。关键词：机械特性转矩力矩前言在我中心瓶片一装置CP生产线上，自清洗系统运行的正常与否，对生产起着十分重要的作用，自清洗系统如不能正常运行，就会影响真空系统，引起生产的不稳定。以往我们利用直流力矩电机做为其驱动装置，但由于直流力矩电机输出转矩小，自身损耗大（电刷磨损十分厉害），且运行环境不适合，故使用寿命很短，在短短的半年内已报废了四台，在研究了交流力矩电机的机械特性后，我认为其十分适合做为自清洗系统的驱动装置。 1、概述力矩电机是低转速、大转矩、在精度和准确性要求高的自动控制系统中直接拖动的一类伺服电动机，也有交直流两大类之分。三相力矩异步电机，是因其容量以堵转时能在轴上输出转矩（公斤·米）标志而得名。它具有软的机械特性，在负载转矩增加时，能自动降低转速，并增加输出转矩。根据用途和相应的机械特性，可分为卷绕特性（恒功率）和导辊特性（恒转矩）两大类。它是异步电机的一种特殊应用，在结构上和鼠笼式电机有一定的区别，定子绕组和鼠笼电机相同，转子导条和端环是采用高电阻的H62黄铜组成或采用实心转子，在设计上气隙密度较一般鼠笼式电机为小（为鼠笼式电

机的0.3~0.8），因此形成了与普通鼠笼式电机不同的机械特性曲线。气隙磁密低和转子高电阻率又使电机可堵转工作而不被烧坏，有高转矩特性，且能在低于同步转速的任意转速下运行，传动的力能指标低，一般效率和功率因数都小于0.5。 2、力矩电机机械特性图A中1、2曲线分别是普通鼠笼式电机和力矩电机的机械特性。 M M max max0 （转速）图 A 图A中：1—一般电机2—力矩电机 n0—同步转速M max—力矩电机堵转转矩 n max—一般电机在最大转矩是的转速由图A中可看出，对于曲线1只能在稳定区n0—n max区间内运行，也就是说，普通电机的稳定范围很窄。而曲线2可在整个曲线范围内运行，其最大力矩M max出现在n=0处。从曲线还可以看出力矩电机的机械特性很软，当输出负载转矩增大时，电机的转速能自动降低，负载减小时，电机的转速又能自动升高。一装置所选用的力矩电机属恒功率变速电机，其输出功率P的表

电动机的机械特性教案

第一章电力拖动系统的动力学基础【引入】用电动机作原动机的拖动方式，称为电力拖动。现代化矿井使用着大量的生产机械，几乎全部是采用电力拖动的。第一节机械特性一、电力拖动装置的组成通常，一套电力拖动装置由工作机构（生产机械）、电动机、传动机构和控制设备四部分组成。如图1.1.1所示。图 1.1.1电力拖动系统示意图 1、工作机构工作机构是生产机械执行工作的机械部分，如提升机的卷筒、钢丝绳及提升容器，采煤机的滚筒与截齿等。电力拖动过程中，负荷的变化往往来自工作机构。 2、电动机电动机是电力拖动装置的原动机，它的作用是把电源提供的电能转变为机械能用以拖动生产机械运转。电动机分交流电动机和直流电动机两大类。 3、传动机构大多数情况下，电动机与工作机构并不直接连接，而是中间还有一套传动机构用来变速或改变运行方式，如联轴器、皮带、链条及减速器等。 4、控制设备控制设备是控制电动机运转的设备，由各种控制电器和控制电机组成，用以控制电动机的起动、调速、制动和反转等。

除了上述四部分外，还有电源装置，如各种开关柜，上面配有继电保护装置和指示仪表，用以向电动机和控制设备供电。二、拖动系统的类型单轴系统：电动机的转轴直接与工作机构的转轴相连接的拖动系统；多轴系统：电动机和工作机构之间通过若干传动机构相连接的拖动系统。 1、电动运行状态（第一三象限）其特点是电动机转矩M的方向与旋转方向(转速n的方向)相同，M为拖动转矩。电动机从电网取得电能并变为机械能带动负载运转。 2、制动运转状态（第二四象限）电动机的转矩M与转速的方向相反，M为制动转矩。此时生产机械带动电动机旋转，电动机吸收机械能并变成电能送回电网或消耗在电阻上。关于制动运转状态的分析将在后面有关章节中讨论。三、机械特性 1、生产机械的负载特性生产机械在运转中受到阻转矩的作用。此转矩叫负载转矩M?L反映到电动机轴上即为M L。生产机械的负载特性指其转速n L与负载转矩M L'的关系反映到电动机轴上便是 n=?（M L）大多数生产机械的负载特性可归纳为以下三种类型： 1) 恒转矩特性恒转矩特性的特点是负载转矩与转速无关，如图1.1.3所示。矿井提升机、带式输送机等机械具有这种特性。

第四章三相异步电动机试题和答案解析

第四章三相异步电动机一、填空（每空1分） 1. 如果感应电机运行时转差率为s ，则电磁功率，机械功率和转子铜耗之间的比例是 2:P :e Cu P p Ω= 。答 s :s)(1:1- 2. ★当三相感应电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为，定子绕组感应电势的频率为，如转差率为s ，此时转子绕组感应电势的频率，转子电流的频率为。答 50Hz ，50Hz ，50sHz ，50sHz 3. 三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时m s = ,转子总电阻值约为。答 1， σσ21X X '+ 4. ★感应电动机起动时，转差率=s ，此时转子电流2I 的值， 2cos ? ,主磁通比，正常运行时要，因此起动转矩。答 1，很大，很小，小一些，不大 5. ★一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为，转子电势的频率为。当转差率为时，转子的转速为，转子的电势频率为。答，1Hz ， 720r/min ，2Hz 6. 三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括，，，和，电动机空载输入功率0P 与这些损耗相平衡。答定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗 7. 三相感应电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为运行状态；当1n n >时为运行状态；当n 与1n 反向时为运行状态。

答电动机，发电机，电磁制动 8. 增加绕线式异步电动机起动转矩方法有，。答转子串适当的电阻，转子串频敏变阻器 9. ★从异步电机和同步电机的理论分析可知，同步电机的空隙应比异步电机的空气隙要，其原因是。答大，同步电机为双边励磁 10. ★一台频率为 160Hz f =的三相感应电动机，用在频率为Hz 50的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的，起动转矩变为原来的。答 265??? ??，2 65?? ? ?? 二、选择（每题1分） 1. 绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时（）。 A 起动转矩增大，起动电流增大； B 起动转矩增大，起动电流减小； C 起动转矩增大，起动电流不变； D 起动转矩减小，起动电流增大。答 B 2. 一台50Hz 三相感应电动机的转速为min /720r n =，该电机的级数和同步转速为（）。Ａ４极，min /1500r ；Ｂ６极，min /1000r ；Ｃ８极，min /750r ；Ｄ１０极，min /600r 。答 C 3. ★笼型三相感应电动机的额定状态转速下降%10，该电机转子电流产生的旋转磁动势相对于定子的转速（）。 A 上升 %10； B 下降%10； C 上升 %)101/(1+； D 不变。答 D 4. 国产额定转速为min /1450r 的三相感应电动机为（）极电机。

三相异步电动机的机械特性

三相异步电动机的机械特性（一）机械特性方程 1）物理表达式：T=CTФmI2’ cosф2 (T是电磁作用的结果) 2）参数表达式： 3) 工程表达式： ——外施电源电压； ——电源频率； ——电机定子绕组参数； ——电机转子绕组参数。（二）固有机械特性曲线 1．形状(根据工程表达式来说明) AB段（s较大）：为双曲线，T与S成反比。 BO段(s很小)：为直线，T与S 成正比。

2．起动点A，n=0,S=1，起动转矩倍数KT=TS/TN 一般取0.8~1.8 3.临界点B 临界转差率只与转子电阻有关. 取0.1~0.2 最大转矩与电源电压UI2有关。过载能力λ=Tm/TN 取1.6~2.2 4.同步点O n=n1 T=0 (理想的空载转速，旋转磁场的转速 ) 5.额定点C 0< SN

2、转子串电阻的人为机械特性——“变软” 当转子回路串电阻时，同步点不变，Sm与转子电阻成正比，转速随电阻增加而减小，最大转矩Tm保持不变，在一定范围内起动转矩有所增加，其特性曲线（红色）所示 3、降低定子电压频率的人为机械特性——“变小” 降低定子电压频率时，同步转速随之下降，从而使得电机转速下降，但特性的硬度基本保持不变。电动机在工作时要求主磁通保持不变，因此在降低频率的同时，定子电压也要随之降低。

三相异步电动机转速及力矩计算

三相异步电动机转速及力矩计算 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

三相异步电动机转速及力矩计算电动机扭矩计算扭矩是力对物体作用的一种形式，它使物体产生转动，其作用大小等于作用力和力臂（作用力到转动中心的距离）的乘积。所以扭矩的单位是力的单位和距离的单位的乘积，即牛顿*米，简称牛米计算公式是 T=9550 * P / n P是额定（输出）功率单位是千瓦（KW） n 是额定转速单位是转每分 (r/min) P和 n可从电机铭牌中直接查到。三相异步电动机转速公式为： n=60f/p(1-s) N0=60F/P （同步电动机）从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很

力矩电机技术水平分析及关键技术

力矩电机技术水平分析及关键技术沈阳机床集团技术中心立式加工中心项目组 2006年10月

–Firstly—力矩电机简介及技术分析力矩电动机(torque motor)，也有人翻译为扭矩电机，力矩电动机与直线电动机相似,为基于同步传动技术的直接驱动电动机.与直线电动机的高速度不同的是,力矩电动机经常工作在较低的速度,并且在这种较低的额定转速下输出很高的扭矩. 它本质是低速大扭矩的伺服电动机，与我们熟悉的伺服电机分类相同，分为直流，无刷直流，正弦交流几种。 a.永磁直流力矩电动机技术永磁式直流力矩电机属于低速直流伺服电动机，通常使用在堵转或低速情况下。其特点是堵转力矩大，空载转速低，不需要任何减速装置可直接驱动负载，过载能力强。长期堵转时能产生足够大的转矩而不损坏。广泛应用于各种雷达天线的驱动、光电跟踪等高精度传动系统、以及一般仪器仪表驱动装置上。 2专利技术：目前国内外关于直流永磁力矩电动机的专利文献主要针对电动机的结构，以及槽极数的设计，其发展趋势是使该类力矩发动机的结构更紧凑、力矩更大。其中美国专利US5990584（公开日：1999-11-23）涉及一种永磁直流力矩电动机，其定子安装在基座上悬臂中，并嵌套在一个杯形转子中。其永磁体贴在转子的内部，定子铁心外部由线圈直接包成网状，可加工成片状或薄板状。磁极片具有缩短的电极靴表面与转子磁体形成放射形的间隙。磁极片向轴向和横向扩展，轴向磁极片的扩展部分可提供给定电动机所有的磁通量，无需再增加电流的安培。国内实用新型95218685.3（公开日：1996.12.18）也涉及一种大力矩直流电动机，转子采用双数正槽，单层绕组，换向片至少6片，使转子产生的磁场与定子磁场的磁轴交角小于直角（30－45°）。具有起动力矩大，机械加工容易，省工省料，制造维修方便，工作可靠，过负荷能力强，使用寿命长等特点。 2产品介绍：国外永磁直流力矩电动机的主要生产厂商有美国Kollmorgen公司、Poly-Scientific公司、英国Muirhead Aerospace等公司，设计生产了各种型号的永磁直流力矩电动机，其中美国Kollmorgen公司的直流力矩电机由永磁场和绕线式电

力矩电机与变频

一、摘要本文介绍了欧瑞传动有速度传感器矢量变频器替代力矩电机在塑料机械和印刷机械收卷设备上的应用方案，由于它具有宽阔的转速/转矩设定范围、运行特性更加平滑，已经越来越多地被用于塑料包装和印刷企业。 (1) 力矩电机概述力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。力矩电机包括：直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。 (2) 力矩电机的构造原理当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。由于转子电阴高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机（输出力矩较小100机座号及以下除外），作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。 (3) 力矩电机主要特点力矩电机的特点是具有软的机械特性,可以堵转.当负载转矩增大时能自动降低转速,同时加大输出转矩.当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速.但转速的调整率不好!因而在电机轴上加一测速装置,配上控制器.利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比,来自动调节电机的端电压.使电机稳定! 具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式，小气隙结构，可以满足一般使用精度要求，优点是成本较低；大气隙结构，由于气隙增大，消除了齿槽效应，减小了力矩波动，基本消除了磁阻的非线性变化，电机线性度更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造成本偏高；中气隙结构，其性能指标略低于大气隙结构电机，但远高于小气隙结构电机，而体积小于大气隙结构电机，制造成本低于大气隙结构电机。 (4) 力矩电机应用在机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中，需要将产品卷绕在卷筒（盘）上。卷绕的直径从开始至末了是越卷越大，为保持被卷物张力均匀（即线速度不变），就要求卷筒转速越卷越小，卷绕力越卷越大。应用特性卷绕、开卷（制动恒功率特性）、无级调速等。 1、卷绕在电线电缆、纺织、金属加工、造纸等加工时，卷绕是一个十分重要的工序。产品卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，因为张力过大会将线材的线径拉细甚至拉断，或造成产品的厚薄不均匀，而张力过小则可造成卷绕松弛。为使在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时驱动卷筒的电机的输出力矩也增大，同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低，力矩电动机的机械特性恰好能满足这一要求。 2、开卷（制动恒功率特性）开卷亦称松卷、放卷、放线等。在工业生产中，有时需要把卷绕在滚筒上的产品输送到下一个工序。在输送过程中，要求施于产品一个与传动方向相反的张力，同时要求随着筒径

他励直流电动机的机械特性曲线的分析

浅析：他励直流电动机的机械特性在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下，表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f （T ）曲线，称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。下图是他励直流电动机的电路原理图，他励直流电动机的机械特性方程式，可由他励直流电动机的基本方程式导出。由公式，和导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图当电源电压U =常数，电枢回路总电阻R ＝常数，励磁磁通Φ＝常数时，电动机的机械特性如下图所示，是一条向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性曲线与纵轴的交点为n 0时的转速，称为理想空载转速。他励直流电动机的机械特性实际上，当电动机旋转时，不论有无负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩，而电动机的实际空载转速将低于n 0。由此可见式（1-1）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用表示，则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大，越大，机械特性就越“软”，通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明，转速调整率小，则机械特性硬度就高。电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性。固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为固有机械特性如下图中的曲线所示，由于较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。他励直流电动机串电阻时的机械特性人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性，即改变公式（1-1）中的参数所获得的机械特性，一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个，他励电动机有下列三种人为机械特性。（1）枢串电阻时的人为机械特性此时，人为机械特性的方程式与固有特性相比，理想空载转速n 0不变，但是，转速降△n 增大。R pa 越大，△n 也越大，特性变“软”,这类人为机械特性是一组通过 n 0 ,但具有不同斜率的直线。如下图所示（2）改变电枢电压时的人为机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=0=pa R N ΦΦ=

三相异步电机的转矩特性与机械特性(20200927012610)

三相异步电机的转矩特性与机械特性 1电磁转矩(简称转矩) 异步电动机的转矩T 是由旋转磁场的每极磁通与转子电流|2相互作用而产生的。电磁转矩的大小与转子绕组中的电流 I 及旋转磁场的强弱有关。经理论证明，它们的关系是： T K T 12 COS 2 其中 T 为电磁转矩 K T 为与电机结构有关的常数为旋转磁场每个极的磁通量 I 2为转子绕组电流的有效值 2为转子电流滞后于转子电势的相位角若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系， (5-4)修正为: (5-5) 其中 K T 为常数 U i 为定子绕组的相电压 S 为转差率 R 2为转子每相绕组的电阻 X 20为转子静止时每相绕组的感抗由上式可知，转矩T 还与定子每相电压U i 的平方成比例，所以当电源电压有所变动时，对转矩的影响很大。此外，转矩T 还受转子电阻R 2的影响。图4-15 为异步电动机的转矩特性曲线。 2. 机械特性曲线 (a) T=f(s)曲线 (b) n 二f(T)曲线图5-5三相异步电动机的机械特性曲线在一定的电源电压U i 和转子电阻R 2下，电动机的转矩T 与转差率n 之间的关系(5-4) K T R ； (sx 』

曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性曲线，它可根据式(5-4)得出，如图5-5所示。在机械特性曲线上我们要讨论三个转矩： 1).额定转矩T N 额定转矩T N是异步电动机带额定负载时，转轴上的输出转矩。 F2 T N 9550」 n (5-6) 式中P2是电动机轴上输出的机械功率，其单位是瓦特，n的单位是转/分，T N的单位是牛?米。当忽略电动机本身机械摩擦转矩T o时，阻转矩近似为负载转矩T L，电动机作等速旋转时，电磁转矩T必与阻转矩T L相等，即T= T L。额定负载时，则有T N= T L O 2).最大转矩T m T m又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。最大转矩的转差率为S rn,此时的&叫做临界转差率，见图5-5 (a) 最大转矩Tm与额定转矩T N之比称为电动机的过载系数，即 =Tm/ T N 一般三相异步的过载系数在1.8 2.2之间。在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩，而后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩，它必须大于最大负载转矩。否则，就是重选电动机。 3).起动转矩T st， T st为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s=l时的转矩。为确保电动机能够带额定负载起动，必须满足：T st T N, —般的三相异步电动机有T st/T N=1 2.2。 3 .电动机的负载能力自适应分析电动机在工作时，它所产生的电磁转矩T的大小能够在一定的范围内自动调整以适应负载的变化，这种特性称为自适应负载能力。 T L n S I2 T直至新的平衡。此过程中，12时，I1 电源提供的功率自动增加。

直流并励电动机的机械特性和调速

实验一直流并励电动机的机械特性和调速一、实验目的 1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的机械特性。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。二、预习要点 1、什么是直流电动机的机械特性？ 2、直流电动机调速原理是什么？三、实验项目 1、机械特性保持U=U N和I f=I fN不变，测取n、T2，得到n=f（T2） 2、调速特性（1）改变电枢电压调速保持U=U N、I f=I fN=常数，T2=常数，测取n=f（U a）（2）改变励磁电流调速保持U=U N，T2=常数，测取n=f（I f）四、实验方法 1、实验设备

2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44 3、并励电动机的机械特性 1）按图1-1接线。校正直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω阻值。R f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R1用D44的180Ω阻值。R2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。

图1－1 直流并励电动机接线图 2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值（100 mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值： U＝U N，I＝I N，n＝n N。此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。 4）保持U＝U N，I f=I fN，I f2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流 I，转速n和校正电机的负载电流I F（由校正曲线查 a 出电动机输出对应转矩T2）。共取数据9-10组，记录于表1-1中。表1－1 U＝U N＝V I f=I fN= mA I f2= mA

力矩电机

当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。由于转子电阴高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机（输出力矩较小100机座号及以下除外），作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。力矩电机的特点是具有软的机械特性,可以堵转.当负载转矩增大时能自动降低转速,同时加大输出转矩.当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速.但转速的调整率不好!因而在电机轴上加一测速装置,配上控制器.利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比,来自动调节电机的端电压.使电机稳定!具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式，小气隙结构，可以满足一般使用精度要求，优点是成本较低；大气隙结构，由于气隙增大，消除了齿槽效应，减小了力矩波动，基本消除了磁阻的非线性变化，电机线性度更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造成本偏高；中气隙结构，其性能指标略低于大气隙结构电机，但远高于小气隙结构电机，而体积小于大气隙结构电机，制造成本低于大气隙结构电机。在纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中，需要将产品卷绕在卷筒（盘）上。卷绕的直径从开始至末了是越卷越大，为保持被卷物张力均匀（即线速度不变），就要求卷筒转速越卷越小，卷绕力越卷越大. 一、卷绕：力矩电机在电线电缆、纺织、金属加工、造纸等加工时，卷绕是一个十分重要的工序。产品卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，因为张力过大会将线材的线径拉细甚至拉断，或造成产品的厚薄不均匀，而张力过小则可造成卷绕松驰。为使在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时驱动卷筒的电机的输出力矩也增大，同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低，力矩电动机的机械特性恰好能满足这一要求。