看懂转矩转速曲线
表示三相异步电动机转速与转矩之间关系的机械特性公式
表示三相异步电动机转速与转矩之间关系的机械特性公式1、转矩公式根据电机学的推导，我们有三相异步电动机的转矩公式：………………………………………………………………（式1）其中，——常数，与电动机结构有关；——定子每相输入电压有效值（即电源电压有效值）；——转差率——转子电阻——启动时，即时的转子感抗（转子感抗与转子频率有关，而转子频率随起动过程转差率的变化而变化）2、机械特性曲线根据（式1），在电源电压和转子电阻一定的情况下，转矩—转差率关系曲线和电动机转速—转矩关系曲线如图。
图1 三相异步电动机机械特性曲线上图就是三相异步电动机的机械特性曲线。
3、特征转矩（1）额定转矩经推导，电动机的输出转矩T为：…………………………………………………………（式2）其中，——负载转矩（取决于外力）/；——电动机轴上输出的机械功率/；相应地，额定转矩为额定工作状态下电动机的输出转矩：………………………………………………………………………（式3）其中，——电动机铭牌上标示的额定功率，亦即额定输出机械功率；——额定转速。
（2）最大转矩机械特性曲线中的即是最大转矩。
当时，取到，根据（式1）：………………………………………………………………………（式4）由机械特性曲线不难发现，当负载转矩超过最大转矩时，电动机就带不动负载了，发生“闷车”现象，此时电动机电流增大六七倍，严重过热后烧坏。
因此，电动机过载应小于最大转矩，且时间尽量短。
作为电动机的又一重要参数，设电动机过载系数，对于三相异步电动机而言，过载系数一般取为1.8~2.2。
（3）起动转矩在机械特性曲线中，时的转矩为起动转矩，根据（式1），有……………………………………………………………………（式5）。
频率与转矩的关系曲线
频率与转矩的关系曲线
频率与转矩的关系曲线是描述电机性能的重要指标之一。
在电机的运行过程中，频率和转矩之间存在着密切的关系，这种关系可以通过频率与转矩的关系曲线来直观地展现出来。
我们需要了解什么是频率和转矩。
频率是指电机旋转的速度，通常用赫兹（Hz）来表示。
而转矩则是指电机输出的力矩，通常用牛顿·米（N·m）来表示。
在电机的运行过程中，频率和转矩之间存在着一定的关系，这种关系可以通过频率与转矩的关系曲线来表示出来。
频率与转矩的关系曲线通常是一条斜率为负的直线，其斜率代表着电机的转矩常数。
在电机的额定频率下，电机的转矩常数是一个固定的值，通常用牛顿·米/安培（N·m/A）来表示。
当电机的负载发生变化时，电机的输出转矩也会发生相应的变化，这时电机的转矩常数就起到了重要的作用。
在电机的运行过程中，频率和转矩之间的关系可以通过电机的控制方式来调节。
例如，通过改变电机的电压和频率来控制电机的转矩输出。
在电机的低速运行时，电机的转矩输出较大，而在高速运行时，电机的转矩输出则较小。
这种变化可以通过频率与转矩的关系曲线来直观地展现出来。
频率与转矩的关系曲线是描述电机性能的重要指标之一。
通过了解
电机的频率与转矩之间的关系，可以更好地控制电机的运行，提高电机的效率和性能。
同步电动机转矩-转速特性曲线
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 11
圖 5-5 同步電動機之轉矩-轉速特性。因為電動機之轉速為 定值，所以其轉速調整率為 0。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 12
負載變化對同步電動機的影響
同步電動機一開始以領先功率因數運轉的情形，如圖 5-6 所示。若電動 機轉軸上之負載增加，轉部會開始慢下來。轉部慢下來，轉矩角 δ 就變 大了，且感應轉矩也變大了。感應轉矩增加之後反而又使轉部加速，而 電動機則再次以同步轉速運轉，只不過此時之轉矩角 δ 變大了。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 16
圖 5-8 (a) 以落後功率 因數運轉的同步電動機。 (b) 磁場電流的增加對發 電機之運轉造成的影響。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 17
圖 5-9 所示為同步電機之 IA 對 IF 圖。此種圖形稱為同步電動機 V 曲線 電樞電流之最小值發生在單位功率因數時，此時只有實功率供應至電動 機。 當磁場電流比造成 IA 最小值時之磁場電流值還小，電樞電流是落後的， 消耗 Q。當磁場電流比造成 IA 最小值時之磁場電流值還大，電樞電流是 領先的，供應 Q 至電力系統就像一個電容器，藉由控制同步電動機之磁 場電流，可控制電力系統所消耗或供應的虛功率 (reactive power)。
4
同步電動機之等效電路
由於 IA 方向的改變，等效電路的克希荷夫電壓定律方程式也跟著改變了。 新的等效電路的克希荷夫電壓定律方程式可寫為
或
圖 5-2 (a) 三相同步電動機之完整等效電路。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機
5
電ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ機械基本原理 ch 05 同步電動機
同步发电机v型曲线的物理意义
同步发电机v型曲线的物理意义
V型曲线是同步发电机电磁转矩随转速变化的特性曲线。
它表示了发电机在不同转速下产生的电磁转矩大小。
物理意义如下：
1. 同步转速点：V型曲线的峰值对应的转速即为发电机的同步转速，表示发电机可产生最大的电磁转矩，使电力系统与发电机所产生的电磁转矩保持同步。
2. 工作范围：V型曲线的左半部分表示低转速区域，右半部分表示高转速区域。
发电机在低转速区域，电磁转矩较小，无法满足电力负荷的需求；而在高转速区域，电磁转矩过大，可能对机械结构造成损坏。
因此，发电机的工作范围通常限定在V 型曲线的合理区域内。
3. 防止失步：当电力系统负荷突然增加时，发电机需要提供更多的电磁转矩来满足负荷需求。
V型曲线的斜率越大，发电机在电力系统中的稳定性越好，能够更好地防止失步现象的发生。
4. 发电机调速：发电机的转速与电磁转矩是成正比的，因此通过调整发电机的转速，可以实现对发电机输出电磁转矩的调节。
调整转速可以改变V型曲线的位置和形状，从而满足电力系
统的需求。
发动机外特性曲线：效率与转速特性曲线
发动机外特性曲线：效率与转速特性曲线汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。
在许多汽车产品介绍上，都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标，并用曲线图来反映发动机的上述指标。
那么，这些发动机指标是怎样测出来呢？当发动机运转的时候，其功率、扭矩和耗油量这三个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化。
这些变化遵循一定的规律，将这些有规律的变化描绘成曲线，就有了反映发动机特性的曲线图。
根据发动机的各种特性曲线，可以全面地判断发动机的动力性和经济性。
反映发动机运行状况常用速度特性曲线。
汽油发动机曲线图发动机的速度特性曲线表示有效功率N（千瓦）、扭矩M（牛顿米）、比燃料消耗量g（克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。
发动机的速度特性是在制动试验台架上测出的。
保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速，测取在这一工况下的功率、比耗油等，然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。
按照一定转速间隔依次进行上述步骤。
就能测出在不同转速下的数值，将这些数值点连点地组成连续曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。
当汽油机节气门完全开启（或者柴油机喷油泵在最大供油量时）的速度特性，称为发动机的外特性，它表示发动机所能得到的最大动力性能。
从外特性曲线上可以看到发动机所能输出的最大功率、最大扭矩以及它们相应的转速和燃料消耗量，汽车产品介绍书上大都采用发动机外特性曲线图，但一般只标出功率和扭矩曲线。
发动机外特性曲线是在发动机最好的工作状态下能使发动机发出最大功率的情况下测出来的。
它表现的曲线特征是∶功率曲线和扭矩曲线都呈现凸形曲线，但两者表现是不一样的。
在汽油发动机外特性曲线中∶功率曲线在较低转速下数值很小，但随转速增加而迅速增长，但转速增加到一定区间后，功率增长速度变缓，直至最大值后就会下降，尽管此时转速仍会继续增长。
转速―转矩特性图的阅读方法 - 首页东方马达(ORIENTAL
TM 系列产品的内部/ 外部转矩设定器或外部直流电压的设定值改变后，转速―转矩特性会发生变化。 各产品的特性如下图所示。
转速―转矩特性示例
0.35 ①转矩设定电压
0.30 DC5.0V
0.25
DC4.0V 0.20
转矩 [N·m]
0.15 DC3.0V
0.10 DC1.9V 0.05 DC1.0V
0
0
500
③
②
1000 [r/min ]
1500 1800
①转矩设定电压 将外部电压选择开关拨到［ 5V ］，使用DC0 ∼5V的直流电源时的设定 值。✽ ②使用额定 ：5 分钟
转矩设定电压为DC5.0V 时，使用额定时间为5 分钟。 此额定时间由电动机的容许温度决定。 ③使用额定 ：连续
可连续使用电动机的领域。可连续使用的转矩设定电压，根据产品而 有所差异。请确认各产品的规格表。
2：连接VM输入
SINK
5V 24V 0V X0 X1 X2 X3 C1 Y0 C0 VH VM VL C2 C3
1：连接VL输入
MOTOR
5
6
7
BLK RED WHT
1
2
3
4
L
N
100-230V∼
CAPACITOR
10V
外部直流电源 DC0∼5V 或 DC0∼10V 1mA以上
5V 屏蔽线
SOURCE 10V
SINK
5V 24V 0V X0 X1 X2 X3 C1 Y0 C0 VH VM VL C2 C3
+ ：连接VM输入 ：连接VL输入
MOTOR
5
6
7
BLK RED WHT
看懂转矩转速曲线
教您读懂发动机特性曲线图如果说发动机是汽车的心脏，那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”，读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。
所以，此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。
一、什么是发动机特性曲线图？大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线（也有叫发动机工况图），将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线；如果发动机节气门全开（柴油机高压油泵在最大供油量位置），此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），称为发动机部分负荷特性曲线。
以上是较为专业的定义解释，但其实通俗的说，就是将油门踩到底，发动机从怠速到最高转速期间，输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来，以此来判断车子能跑多快，有没有劲。
从图1可以看出，转速在ntq 点和np点，发动机扭矩和功率分别达到最大值，这是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。
图1二、如何由曲线图判断发动机性能那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢？让我们看图说话，从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。
起步加速能力图2拿到一张发动机曲线图，如图2,我们可以看到，扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性，与此同时，功率也随转速的增加而增加。
在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000转换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持在最高扭矩转速附近，这样我们就可以用更短的时间提高车速。
同步电动机转矩-转速特性曲线
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 13
圖 5-6 (a) 以領先功率因數運轉之電動機相量圖。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 14
圖 5-6 (b) 負載上的增加對同步電動機之運轉所造成的影響。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 15
磁場電流改變對同步電動機的影響
圖 5-8a 所示為一開始以落後功率因數運轉之同步電動機。 增加其磁場電流並且看看電動機會發生什麼事。注意到磁場電流的增加 會使得 EA 的大小增加，但是卻不會影響電動機所供應之實功率。 因為 IF 的改變並不會影響到轉軸轉速 nm，且連接至轉軸的負載並未改 變，供應之實功率也不變。 在相量圖上正比於實功率的線段長度 (EA sin δ 和 IA cos θ ) 也因此必定是 定值。當磁場電流增加，EA 必須增加，但它只能夠沿著定功率線向外滑 出。 此效應如圖 5-8b 所示。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 26
由阻尼籠繞組啟動電動機
到目前為止啟動同步電動機的方法中最受歡迎的就是使用阻尼繞阻 (amortisseur 或damper windings)。阻尼繞組是一種置於同步電動機轉部 表面所刻畫的凹槽中的特殊條棒並使用一個大的短路環 (shorting ring) 把 尾端連接起來。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 27
阻尼籠繞組對電動機穩定度之影響
若在電機中加入阻尼籠繞組是為了啟動，則我們免費地得到了額外的益 處──增進電機之穩定度。 由阻尼籠繞組所產生之轉矩將可使慢電機加快而快電機減慢。 因此電機上的這些繞組傾向於壓制負載或其他暫態。 若發電機之轉軸轉矩發生變化，其轉部會瞬間加速或減速，而阻尼籠繞 組將會對付這些變化。阻尼籠繞組藉由減低功率的大小及轉矩暫態而改 善了整體的電力系統穩定度。
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教您读懂发动机特性曲线图
如果说发动机是汽车的心脏，那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”，读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。
所以，此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。
一、什么是发动机特性曲线图？
大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线（也有叫发动机工况图），将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线；如果发动机节气门全开（柴油机高压油泵在最大供油量位置），此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），称为发动机部分负荷特性曲线。
以上是较为专业的定义解释，但其实通俗的说，就是将油门踩到底，发动机从怠速到最高转速期间，输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来，以此来判断车子能跑多快，有没有劲。
从图1可以看出，转速在ntq 点和np点，发动机扭矩和功率分别达到最大值，这是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。
图1
二、如何由曲线图判断发动机性能
那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢？让我们看图说话，从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。
起步加速能力
图2
拿到一张发动机曲线图，如图2,我们可以看到，扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性，与此同时，功率也随转速的增加而增加。
在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000转换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持在最高扭矩转速附近，这样我们就可以用更短的时间提高车速。
超车能力
图3
在图3中我们可以看到，在2000转到4500转区间，发动机扭矩输出始终为320NM，而与图2中只有一个扭矩峰值的抛物线图形相比，图3不同的是，曲线中有一段“平顶”工况，整体更近似于一个“梯形”。
而此种图形则代表发动机不仅具有良好的低速高扭输出能力，更凭借峰值扭矩在中高速的持续输出，具备较强的超车加速性能，所以在实际驾驶中，具有此种性能的发动机，高速时只要一脚油下去，其他车就都在后面了。
最高车速
扭矩是决定用多长时间可以达到目标，而功率是决定你可以达到多高的目标，也就是人们常说的车可以跑多快，拉多少人。
通常在车速提高的这个过程中，功率一直在不断增加，直到发动机转速到达一个特定点，无论再怎么踩油门，车子也开不快了，而这个点所达到的速度就是汽车的最高车速，以图1为例，nmax 便是最高车速点。
不过，一般我们判断一款车后劲足不足，最高车速究竟能达到多少时，只需观察它的发动机功率曲线和最大功率值即可，高转速功率越高，代表其动力更充沛，最高车速值也相应会较高。
三、实例对比详细解读
以下结合1.3L雨燕和1.4L乐驰两款实车，通过各自不同的发动机工况图来对两者的性能进行解读，使大家有更为直观的认识：
图4雨燕1.3 图5 乐驰1.4
由雨燕1.3的发动机工况图中，我们可以看出，低转速下发动机扭矩输出较低，而在高转速下则有较强的表现，所以可以判断，其为高转速调校发动机，而由此可以看出，实际驾驶性能中，其起步时发动机响应不够灵敏，牵引力不足，较为迟缓，如果油门太大的话容易轮胎打滑，而且强行拉高转速对离合器的伤害也比较严重，不过扭矩平滑的曲线显示其起步加速时还是较为平顺和线性的。
同时，高转速调校结合其63kw的最大功率输出，可以见得，相对低速，雨燕1.3高速表现相对更好，动力感觉比较充沛，超车并线较为自如。
而由乐驰1.4的发动机曲线图中，可以直观发现，从2000转开始其就有较高的扭矩输出，低速扭矩曲线相对雨燕明显更陡，说明其在低转速下扭矩输出更为有力，起步加速更为快捷，发动机响应较为灵敏。
不过同时，我们也可以清晰的看到，在3000-4000转的范围内，出现了多个扭矩波谷，说明，在换挡及加速过程中会有顿挫感出现，相对雨燕而言并不是十分线性。
另外，在4000时的扭矩峰值过后，曲线下滑幅度相对雨燕的较为明显，这也表明乐驰的高速超车加速能力相对较弱，不过，乐驰高出雨燕6kw的最大功率69kw也表明，其会具有更为充沛的“后劲”表现。
而由以上工况图分析得来的发动机性能也与实车驾驶感受基本吻合。
●雪铁龙系列发动机特性图
东风雪铁龙凯旋 2.0L发动机
东风雪铁龙凯旋 2.0L发动机工况图
东风雪铁龙凯旋 2.0L发动机功率平衡图
东风雪铁龙凯旋的2.0升发动机型号为EW10A，由PSA集团的EW10J4发动机改进而来。
雪铁龙在EW10J4基础加装了VVT可变气门正时系统，使这款发动机的最大功率由EW10J4的99 kW/6000rpm提升到108kW/6000rpm，最大扭矩由190Nm/4000rpm提升到200Nm/4000rpm。
在凯旋的开发过程中，东风雪铁龙将这台2.0发动机的压缩比由10.8提高到了11.02，以让其更加适应国内的93号汽油。
这款发动机采用紧凑的轻合金发动机缸体。
球墨铸铁曲轴被铝制单体发动机罩固定，又经过镶圈进一步稳固。
发动机及外罩整包有轻合金外壳，最大限度的减低了发动机的震动。
发动机采用了博世ME7.4.4版电控燃油喷射系统，采取电子节气门取代传统的油门拉线控制的节气门，对发动机的扭矩的控制更有效、合理，使发动机油耗更低、更环保。
4合1式排气歧管用来缩短净化器的升温时间。
排气管路上依次安装了陶瓷催化转化器，容量为6.5升的中间消音器以及容量为17.6升的尾消音器。
使得这款发动机的排放达到了欧IV标准。
●利用特性曲线改装车
常听见有人说：“原厂车是最好的，还需要改吗？”，“那么大的汽车厂，还不如一家小改装公司吗？”，到底是什么样的情况呢？还是来看看不存偏见的测试设备带给我们的真实数据吧。
日本尼桑公司刚出产的GTR35，是日本的国宝级跑车，可以说是日本汽车技术的巅峰之作，08年曾在德国纽博格林赛道创下7分29秒的单圈最快成绩，这个成绩已经超越了保时捷911/997 GT2，其性能令世界车坛震惊，并且厂方更加申明GTR35出厂已经达到最佳状态，不需要再进行改装，但当GTR35在北美一上市，众多改装公司就开始对“其动手动脚”，（图一）就是美国名为Cobb Tuning 的改装公司对其改装前后的马力测试曲线。
从GTR35实际测试的轮上马力曲线上看，蓝色实线的原厂发动机扭力曲线在3500转～5000转之间输出很不稳定，5000转之后的衰减中也出现波动，而绿色实线和红色实线是经过Cobb Tuning改装的两个阶段的效果，原来的不稳定输出完全改善，扭矩大幅度提升，虽然5000转之后同样出现衰减趋势，但到6000转时还能保持比原厂5000转时还要高的输出，而且最大马力也提升超过15%，看来东洋战神的原厂最强神话也不是什么颠沛不破的真理。
看完国际局势我们再看看国内情况，法国标致雪铁龙集团的TU5JP4发动机，现在广泛用于国内的标致206/307和雪铁龙C2等车型，实际性能表现在国内1.6升排量发动机中少有对手，一直为爱车人士称道，这款发动机的ECU也应用了先进的加密技术，保护其宝贵的技术资源，我们从2006年起就开始对这款发动机进行测试改装，在不加装涡轮系统和改动引擎几件的情况下，最大马力提升幅度已经超过25%（加装涡轮的幅度更是惊人），并且能应付长时间高负荷的汽车比赛。
最近在对赛车马力测功机软硬件升级期间，一台已经小改的标致206前来改装动力，正好遇到一台完全原厂雪铁龙C2前来做马力测试，我就借助这个比较难得的机会，在相同环境下对比测试了TU5JP4发动机改装前后的区别，虽然新的数据对比软件要在月底才能完成，在这里还是将马力机测试的数据直接截下进行对比，（图二）是TU5JP4完全原厂和经我们改装后的两台发动机的曲线对比。
从（图二）上方雪铁龙C2的TU5JP4原厂曲线上看，代表扭力的蓝色曲线在2500转～3500转之间比较波动，这可能是很多206和C2车主感觉车子不出力的区域，3500转～4000转出现一个阶跃之后下降，在5000转之前再次上升之后再衰减，我不知道这个是不是厂家有意做出的所谓“双峰扭矩曲线”，好让不太专业的车主感觉出现两次发力，而实际上只是一个造成错觉的把戏。