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2.6 定子绕组线端连接方式

三相交流异步电动机的接线端子盒上一般有6个接线端子：U1、V1、W1、U2、V2、W2，操作面板。通常，这6个接线端子分别与定子绕组AX、BY和CZ相连，连接关系操作面板

2.4.1 固有机械特性

异步电动机在额定电压和额定功率下，用规定的接线方式，在定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有机械特性，也称自然机械特性。

固有机械特性曲线上有4个特殊点：点a、点b、点c和点d，决定了特性曲线的基本形状和异步电动机的运行性能。

1）点a为电动机的空载工作点，电动机的转速n0为电动机的理想空载转速。

2）点b为电动机的额定工作点，电动机的额）降低电动机电源电压的人为机械特性

依据式理想空载转速n0和临界转差率Sm与电源电压U无关，而大转矩Tmax和起动转矩的TST大小均与U2成正比，当降低电源电压U时，n0和Sm不变，而Tmax大大减小。在同一转差率的情况下，人为机械特性与固有机械特直接降低电源电压时的大转矩大一些。这是因为随着转速的上升和起动电流的减10小，在R1S或X1S上的压降减小，加到电动机定子绕组上的端电压自动增大，使大转矩增大。

（3）改变定子电源频率的人为机械特性

改变定子电源频率f对三相异步电动机机械特性的影响是比较复杂的。一般变频调速采用恒转矩调速，即希望大转矩Tmax保持为恒值。为此，在改变频率f的同时，电源电压U也要做相应的变化，使U/f=常数。这在实质上是使电动机气隙磁通保持不变。在上述条件下，存在n0∝f，Sm∝1/f，TST∝1/f，Tmax不变的关系，即随着频率的降低，理想空载转速n0减小，临界转差率增大，起动转矩增大，而大转矩基本不变。故对于三相异步电动机，改变定子电源频率的人为机械特性性的转矩之比等于二者的电压平方之比。例如，当UA=UN时，TA=Tmax；当UB=0.8UN时，TB=0.64Tmax；当UC=0.5UN时，TC=0.25Tmax。据此，可做出降低电动机电源电压的人为机械特性，操作面板降低电压后电动机的机械特性线性段的斜率增大。

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由此可见，异步电动机对电源电压的波动非常敏感。运行时，如果电压降得太多，会大大降低它的过载能力和起动转矩，甚至可能发生带不动负载和无法启动的现象。此外，电网电压下降时，在负载不变的条件下，电动机的转速将下降，转差率S增大，电流增加，会引起电动机发热，甚至烧坏。

（2）定子电路接入电阻或电抗的人为机械特性

在电动机定子电路中外串电阻或电抗后，电动机定子绕组端电压为电源电压减去定子外串电阻或电抗上的压降。因此，定子电路接入电阻或电抗后，定子绕组相电压将降低。这种情况下的人为特性与降低电源电压时的人为特性相似，定转矩TN见式

式中，PN为电动机的额定功率；nN为电动机的额定转速。

在电动机的额定工作点，依据式大转矩Tmax的大小与定子每相绕组上所加的电压U的平方成正比，与转子电阻R2无关，但临界转差率Sm与R2成正比。故若电源电压过低，会使轴上输出转矩明显降低，若小于负载转矩，则会造成电机停转。对于绕线式异步电动机，在转子电路中串接附加电阻会使Sm增大，但不会改变Tmax。

通常，把固有机械特性上的大电磁转矩与额定转矩之比λm=Tmax/TN称为电动机的过载能力系数，用于衡量电动机承受冲击负载的能力。一般，三相异步电动机的λm=1.8～2.2，而供起重机械和冶金机械用的YZ和YZR型绕线式异步电动机的

4）点d为电动机的起动工作点，此时T=TST，n=0，S=1。TST为电动机的起动转矩，它是衡量电动机运行性能的重要指标之一。如果起动转矩太小，在一定负载下电动机有可能起动不起来。

图2-4 异步电动机的固有机械特性

3）点c为电动机的临界工作点，此时T=Tmax ，n=nm，S=Sm。Tmax为电动机的大转

电流的频率用f表示。当旋转磁场具有一对磁极（p=1）时，旋转磁场旋转的速度为60f（单位：r/min）。当旋转磁场具有两对磁极（p=2）时，旋转磁场旋转速度仅为一对磁极的一半，即（单位：r/min）。依次类推，当旋转磁场具有p对磁极时，转速n0见式

根据式（2-2），当使用标准工业频率（f=50Hz）时，对应于p=1、2、3和4，同步转速分别为3000 r/min、1500 r/min、1000 r/min和750 r/min。

（3）电磁转矩

异步电动机的电磁转矩T是由于具有转子电流I2的转子导体在磁场中受到电磁力F作用而产生的。电磁转矩是三相异步电动机重要的物理量之一，反映了电动机拖动生产机械能力的大小。电磁转矩的大小与转子电流I2以及旋转磁场的每极磁通 Ф 成正比，表达式见式

三相交流异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用。6

将三相交流异步电动机的三相定子绕组AX、BY和CZ通过接线盒与三相交流电源相连，每一组绕组都由三相交流电源中的一相供电。操作面板三相定子绕组AX、BY和CZ的供电电流分别用iA、iB和iC表示，每相电流的相位角相差120°。

图2-2 三相定子绕组的供电电流

相应地，定子绕组接通三相交流电源后，在定子绕组周围会产生旋转的磁场。应用右手螺旋定则（安