異步電動機運行特性

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(wěn)定性有重要影響。如果在起動階段，電流瞬變過程出現(xiàn)電流過大、頻率不穩(wěn)定的現(xiàn)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(zhuǎn)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?。煌瑫r，永磁體感應(yīng)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(yīng)電勢的增加而使定子起動電流增加，穩(wěn)態(tài)電流降低 。

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

永磁電機與三相異步電動機正在為中華民族的偉大復(fù)興與我國經(jīng)濟的騰飛發(fā)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(yè)余愛好者提供一些幫助 。

1.永磁電機的直流分量的概述

即永磁體的制動轉(zhuǎn)矩和磁滯磁鏈與定子電流之間產(chǎn)生的平均轉(zhuǎn)矩。

2.永磁電機以轉(zhuǎn)差頻率脈振的分量

即轉(zhuǎn)子永磁體在氣隙空間形成的轉(zhuǎn)子磁勢與定子磁勢之間的作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)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(wěn)定的同步電磁轉(zhuǎn)矩。

3.永磁電機二倍轉(zhuǎn)差頻率的脈振轉(zhuǎn)矩

它由軸系中轉(zhuǎn)差頻率的磁鏈和轉(zhuǎn)差頻率的電流之間的作用所形成。由于機械時間常數(shù)遠大于電氣時間常數(shù)，所以在轉(zhuǎn)速較低的階段，即轉(zhuǎn)差率接近于1 時，永磁體的電磁轉(zhuǎn)矩角頻率也接近于電氣角頻率，而在轉(zhuǎn)速接近于同步速時，因為轉(zhuǎn)差率接近0，此時轉(zhuǎn)矩交變的角頻率與機械時間常數(shù)對應(yīng)的角頻率接近到同一數(shù)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。

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(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向相反，以實現(xiàn)制動。同時希望制動時制動轉(zhuǎn)矩盡可能大，而制動電流則不能過大，使拖動系統(tǒng)有較好的制動性能。此時，電動機由軸上吸收機械能，并轉(zhuǎn)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。能耗制動是把原處于電動狀態(tài)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(chǎn)生一個靜止的恒定磁場，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與恒定磁場相互作用產(chǎn)生電磁力與電磁轉(zhuǎn)矩，由左手定則判斷，該電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，起制動作用。

（2）能耗制動機械特性分析。由于定子繞組通入的是直流電，建立的是恒定靜止的磁場， 因此能耗制動時的機械特性與發(fā)電機狀態(tài)一樣，當(dāng)電動機定子電流一定時，增加轉(zhuǎn)子電阻，產(chǎn)生最大制動轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速也增大，但最大轉(zhuǎn)矩值不變，而當(dāng)轉(zhuǎn)子電路電阻不變，增大定子直流電流時，則最大制動轉(zhuǎn)矩增大，而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速不變。

2.回饋制動（再生發(fā)電制動）的分析

處于電動運行狀態(tài)的三相異步電動機，如在外加轉(zhuǎn)矩作用下，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，于是電動機轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向?qū)⑴c電動運行時相反，因而轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢、轉(zhuǎn)子電流、電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩方向都與電動狀態(tài)時相反，起制動作用。這種制動發(fā)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(yīng)的是反向回饋制動與正向回饋制動。起重機就是應(yīng)用反向回饋制動來獲得重物高速穩(wěn)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(tài)的三相電源反接，此時電動機定子旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，電動機轉(zhuǎn)速因為機械慣性來不及變化，當(dāng)電動機加速到等于同步轉(zhuǎn)速時，雖然電磁轉(zhuǎn)矩降為零，但由于重力轉(zhuǎn)矩的作用，仍使電動機繼續(xù)加速并超過同步轉(zhuǎn)速。

隨著科技的快速發(fā)展，相信在不久的將來一定會有更加先進的技術(shù)與分析出現(xiàn)的，那時的設(shè)備也會越來越智能化，能夠大大地解放工作人員的雙手 。

電動機運行特性各參數(shù)和過載能力、溫升、振動、噪聲,以及電壓和/或頻率發(fā)生偏差情況下運行特性的變化等指標的綜合考量,是分析電動機設(shè)備質(zhì)量的重要內(nèi)容。

電機在額定電壓和額定頻率下運行時,電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)、效率、定子電流等與輸出功率之間的關(guān)系。