異步電動機運行特性

異步電動機運行特性是指在額定電壓和額定頻率下運行時，電動機的轉子永磁體在氣隙空間形成的轉子磁勢與定子磁勢之間的作用而產生的轉矩，在電機接近同步速時，交變的頻率逐漸減小，在同步運行時與定子磁勢形成穩定的同步電磁轉矩。

基本介紹

• 中文名：異步電動機運行特性
• 外文名：Operation characteristics of asynchronous motor
• 學科：電力工程
• 領域：能源
• 範圍：電力系統
• 套用：電動機

簡介

永磁電機與三相異步電動機正在為中華民族的偉大復興與我國經濟的騰飛發揮著作用，將探究永磁電機與三相異步電動機的運行特性，希望為正在做這方面工作的人員與廣大業餘愛好者提供一些幫助。

永磁電機的電磁轉矩參數計算與組成

1.永磁電機的直流分量的概述

即永磁體的制動轉矩和磁滯磁鏈與定子電流之間產生的平均轉矩。

2.永磁電機以轉差頻率脈振的分量

即轉子永磁體在氣隙空間形成的轉子磁勢與定子磁勢之間的作用而產生的轉矩，在電機接近同步速時，交變的頻率逐漸減小，在同步運行時與定子磁勢形成穩定的同步電磁轉矩。

3.永磁電機二倍轉差頻率的脈振轉矩

它由軸系中轉差頻率的磁鏈和轉差頻率的電流之間的作用所形成。由於機械時間常數遠大於電氣時間常數，所以在轉速較低的階段，即轉差率接近於1 時，永磁體的電磁轉矩角頻率也接近於電氣角頻率，而在轉速接近於同步速時，因為轉差率接近0，此時轉矩交變的角頻率與機械時間常數對應的角頻率接近到同一數量級，所以在接近同步的時刻，永磁體的電磁功率的流向就不能忽略。

定子相電流對永磁機轉差率特性與電流特性

電機的定子相電流值反映了電機起動、同步階段的繞組溫升情況。相電流波形的變化對電機運行的穩定性有重要影響。如果在起動階段，電流瞬變過程出現電流過大、頻率不穩定的現象，就有可能對定子繞組造成損壞，從而使電機的性能惡化。電機牽入同步的同時，電流開始下降；這是因為磁滯損耗、渦流損耗隨轉差率的減小而逐漸減小，所以定子輸入的電功率降低，相電流減小；同時，永磁體感應電勢平衡了一部分定子電壓，所以定子電流進一步降低。永磁體增加時，隨著永磁體感應電勢的增加而使定子起動電流增加，穩態電流降低。

永磁電機轉速的特性與最高效的運行頻率

隨著永磁體在定子中感應電勢的增加， 即當永磁材料的比例增加到原來3倍的時候， 轉速在比較低的數值振盪， 電機未能進入同步。如果觀察此時的永磁體制動轉矩，可以發現在轉速為2000 r/m 附近永磁體制動轉矩有一個峰值，而且可看到電機轉速沒有能夠超過這一數值， 所以電機永磁材料不能無限制地增加， 由於永磁體制動轉矩增加，而使電機起動時間延長。

三相異步交流電動機的制動運轉狀態

若要使三相異步電動機在運行中快速停車、反向或限速，就需要進行電氣制動，其特點是電動機的轉矩與轉子旋轉的方向相反，以實現制動。同時希望制動時制動轉矩儘可能大，而制動電流則不能過大，使拖動系統有較好的制動性能。此時，電動機由軸上吸收機械能，並轉換為電能三相異步電動機電氣制動有能耗制動和回饋制動。

1.概述能耗制動的幾個方面

（1）能耗制動原理。能耗制動是把原處於電動狀態的電動機定子繞組從三相電源上切除，迅速將其接入直流電源，通入直流電流，流過電動機定子繞組的直流電流，在電動機氣隙中產生一個靜止的恆定磁場，轉子感應電流與恆定磁場相互作用產生電磁力與電磁轉矩，由左手定則判斷，該電磁轉矩方向與轉子旋轉方向相反，起制動作用。

（2）能耗制動機械特性分析。由於定子繞組通入的是直流電，建立的是恆定靜止的磁場， 因此能耗制動時的機械特性與發電機狀態一樣，當電動機定子電流一定時，增加轉子電阻，產生最大制動轉矩的轉速也增大，但最大轉矩值不變，而當轉子電路電阻不變，增大定子直流電流時，則最大制動轉矩增大，而產生最大轉矩時的轉速不變。

2.回饋制動（再生髮電制動）的分析

處於電動運行狀態的三相異步電動機，如在外加轉矩作用下，使轉子轉速大於同步轉速，於是電動機轉子繞組切割旋轉磁場的方向將與電動運行時相反，因而轉子感應電動勢、轉子電流、電磁力和電磁轉矩方向都與電動狀態時相反，起制動作用。這種制動發生在起重機重物高速下放或電動機由高速擋換為低速擋的過程中，對應的是反向回饋制動與正向回饋制動。起重機就是套用反向回饋制動來獲得重物高速穩定下放的。反向回饋制動時，將三相異步電動機原工作在正向提升重物狀態的三相電源反接，此時電動機定子旋轉磁場反轉，電動機轉速因為機械慣性來不及變化，當電動機加速到等於同步轉速時，雖然電磁轉矩降為零，但由於重力轉矩的作用，仍使電動機繼續加速並超過同步轉速。

總結

隨著科技的快速發展，相信在不久的將來一定會有更加先進的技術與分析出現的，那時的設備也會越來越智慧型化，能夠大大地解放工作人員的雙手。