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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）Zui大转矩

机械特性曲线中的 即是Zui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Zui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。电动机过载应小于Zui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）

1、旋转磁场的产生

三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组 、 、 。设将三相绕组按星形连接方式与三相电源接通，绕组中便通入三相对称电流：

…………………………………………………………….（式1）

如图，考察三相电流的时域曲线，当横坐标分别为 、 、 时，根据右手螺旋定则，可以判定电动机定子三相绕组产生的合磁场的磁力线分别依次如图中的（a）、（b）、（c）所示。可见，当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随电流的交变而在空间不断地旋转着的，这就是旋转磁场产生的原理。

图1 旋转磁场的产生

2、旋转方向与极数

磁场的旋转方向与通入定子绕组的三相电流的相序有关，将A、B、C中任意两根对调，磁场转向将反向。

三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数，如果三相绕组的每一绕组只有一个线圈，则每相绕组的始端A、B、C之间在空间方位上各相差120°，于是产生的旋转磁场只具有一对磁极，此时称极数 。而如果将定子绕组的每相绕组由两个线圈串联，并按下图安排，使每相绕组的始端A、B、C之间在空间方位上各相差60°，则产生的旋转磁场具有两对磁极，此时称极数 。同理可以安排出 的定子绕组。

图2 旋转磁场的极数图3 极数为2的旋转磁场的空间位置

可按照上图，用3D建模软件画出极数为2的电动机定子绕组（每个绕组可只有一砸线圈），在3D模型下理清各绕组之间的链接方式。

3、旋转磁场的转速

由前述分析， 时，当电流交变1次（一个周期），磁场旋转1周，设电流频率 （Hz），则旋转磁场转速 （r/min）。当 时，由上图可见，从 到 过程中，磁场仅旋转了30°，。以此类推，有：

……………………………………………………………………………（式2）

上式就是旋转磁场转速与电源频率和极数之间的关系式。

4、电动机转动原理

对于 的情况：在电动机通交流电后，产生旋转磁场，以鼠笼型转子结构为例，取其截面直径两端的两根对称导条来作分析。如图，当旋转磁场向顺时针方向旋转时，其磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则确定。在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流。电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力F作用。电磁力的方向可应用左手定则来确定。产生的电磁力恰好能产生转矩，转子就转动起来。

图4 电动机转动原理（p=1）

对于 的情况，也可分析得出四根导条的受力也恰好产生转矩。其余极数情况类似分析。

5、转差率

由上述电动机转动原理可知，转子导条要切割磁感线，其旋转速度必须小于旋转磁场的转速。通常将旋转磁场的转速 称为同步转速。 为转子转速，则转差率：

…………………………………………………………………………（式3）

三相异步电动机转差率很小，通常只有 。当n=0时（也就是启动瞬间），s=1，转差率Zui大。