異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性

電機(jī)的定子相電流值反映了電機(jī)起動(dòng)、同步階段的繞組溫升情況。相電流波形的變化對(duì)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性有重要影響。如果在起動(dòng)階段，電流瞬變過(guò)程出現(xiàn)電流過(guò)大、頻率不穩(wěn)定的現(xiàn)象，就有可能對(duì)定子繞組造成損壞，從而使電機(jī)的性能惡化。電機(jī)牽入同步的同時(shí)，電流開始下降；這是因?yàn)榇艤p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??；同時(shí)，永磁體感應(yīng)電勢(shì)平衡了一部分定子電壓，所以定子電流進(jìn)一步降低。永磁體增加時(shí)，隨著永磁體感應(yīng)電勢(shì)的增加而使定子起動(dòng)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(shì)的增加， 即當(dāng)永磁材料的比例增加到原來(lái)3倍的時(shí)候， 轉(zhuǎn)速在比較低的數(shù)值振蕩， 電機(jī)未能進(jìn)入同步。如果觀察此時(shí)的永磁體制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速為2000 r/m 附近永磁體制動(dòng)轉(zhuǎn)矩有一個(gè)峰值，而且可看到電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有能夠超過(guò)這一數(shù)值， 所以電機(jī)永磁材料不能無(wú)限制地增加， 由于永磁體制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加，而使電機(jī)起動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng) 。

永磁電機(jī)與三相異步電動(dòng)機(jī)正在為中華民族的偉大復(fù)興與我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛發(fā)揮著作用，將探究永磁電機(jī)與三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)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(jī)的直流分量的概述

即永磁體的制動(dòng)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(jī)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(shì)與定子磁勢(shì)之間的作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)接近同步速時(shí)，交變的頻率逐漸減小，在同步運(yùn)行時(shí)與定子磁勢(shì)形成穩(wěn)定的同步電磁轉(zhuǎn)矩。

3.永磁電機(jī)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(jī)械時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于電氣時(shí)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(shí)，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(shí)，因?yàn)檗D(zhuǎn)差率接近0，此時(shí)轉(zhuǎn)矩交變的角頻率與機(jī)械時(shí)間常數(shù)對(duì)應(yīng)的角頻率接近到同一數(shù)量級(jí)，所以在接近同步的時(shí)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(dòng)機(jī)在運(yùn)行中快速停車、反向或限速，就需要進(jìn)行電氣制動(dòng)，其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向相反，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。同時(shí)希望制動(dòng)時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩盡可能大，而制動(dòng)電流則不能過(guò)大，使拖動(dòng)系統(tǒng)有較好的制動(dòng)性能。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)由軸上吸收機(jī)械能，并轉(zhuǎn)換為電能三相異步電動(dòng)機(jī)電氣制動(dòng)有能耗制動(dòng)和回饋制動(dòng)。

1.概述能耗制動(dòng)的幾個(gè)方面

（1）能耗制動(dòng)原理。能耗制動(dòng)是把原處于電動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)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(guò)電動(dòng)機(jī)定子繞組的直流電流，在電動(dòng)機(jī)氣隙中產(chǎn)生一個(gè)靜止的恒定磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與恒定磁場(chǎng)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(dòng)作用。

（2）能耗制動(dòng)機(jī)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(chǎng)， 因此能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與發(fā)電機(jī)狀態(tài)一樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子電流一定時(shí)，增加轉(zhuǎn)子電阻，產(chǎn)生最大制動(dòng)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(shí)，則最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速不變。

2.回饋制動(dòng)（再生發(fā)電制動(dòng)）的分析

處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的三相異步電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向?qū)⑴c電動(dòng)運(yùn)行時(shí)相反，因而轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流、電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩方向都與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反，起制動(dòng)作用。這種制動(dòng)發(fā)生在起重機(jī)重物高速下放或電動(dòng)機(jī)由高速擋換為低速擋的過(guò)程中，對(duì)應(yīng)的是反向回饋制動(dòng)與正向回饋制動(dòng)。起重機(jī)就是應(yīng)用反向回饋制動(dòng)來(lái)獲得重物高速穩(wěn)定下放的。反向回饋制動(dòng)時(shí)，將三相異步電動(dòng)機(jī)原工作在正向提升重物狀態(tài)的三相電源反接，此時(shí)電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速因?yàn)闄C(jī)械慣性來(lái)不及變化，當(dāng)電動(dòng)機(jī)加速到等于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，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(dòng)機(jī)繼續(xù)加速并超過(guò)同步轉(zhuǎn)速。

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

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性各參數(shù)和過(guò)載能力、溫升、振動(dòng)、噪聲,以及電壓和/或頻率發(fā)生偏差情況下運(yùn)行特性的變化等指標(biāo)的綜合考量,是分析電動(dòng)機(jī)設(shè)備質(zhì)量的重要內(nèi)容。

電機(jī)在額定電壓和額定頻率下運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)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。