一、异步电动机的功率平衡方程式
二、异步电动机的转矩平衡方程式
三、异步电动机电磁转矩的物理表达式
电磁功率：
其中
同步机械角速度：
电磁转矩：
其中：
- ：异步电机转矩常数
- ：基波磁场每极磁通
- ：转子电流有功分量
电磁转矩的物理意义
- 异步电机电磁转矩的大小与气隙每极磁通量和转子一相电流有功分量的乘积成正比
- 本质上，转矩就是磁链叉乘电流。只有与磁链正交的电流才能产生电磁转矩，实现机电能量转换
- 从等效电路可知，转子回路的阻抗角为：
- 当 （接近同步速）：，电流几乎全是有功分量
- 当 增大： 增大，无功分量占比上升， 下降
四、异步电机的机械特性
和直流电机中一样，机械特性描述的是电磁转矩和转速之间的关系。只不过在异步电机中，转速用转差率 来表征
1. 机械特性的参数表达式 *
2. 机械特性的实用表达式（阿诺德 Kloss 表达式）
3. 机械特性的近似公式（近似直线公式）
当 时：
此时电磁转矩和转差率为线性关系。将 代入，得：
注意
- 工作点满足 ，即工作在近似直线段，且越接近 ，误差越大
- 实用公式与直线公式必须成对使用
4. 固有机械特性
定义：定子三相对称绑组不经任何阻抗直接接额定电压、额定频率的对称三相电压，转子不经任何阻抗直接短接时测得的 。
5. 人为机械特性
定义：人为改变电动机的任一参数（、、，定、转子回路串电阻或电抗）时的机械特性 。
无论是改变哪一个参数，都首先关注那四个特征点。确定了特征点就可以定性画出机械特性。
(1) 降低定子端电压()的人为机械特性
- 同步速： 不变
- 最大转矩点：， 与 无关
- 起动点：
机械特性表达式：
注意
- 对恒转矩负载：，，为维持 ， 温升↑
- 停机
不到逼不得已不会去降低端电压
(2) 转子回路串对称三相电阻()的人为机械特性（绕线式）
- 同步速： 不变
- 最大转矩点：， 不变
- 起动点：根据表达式，分子分母都有，肯定存在一个极值；或者从下图也可以直观看出来，极值就是
- （当 ）
- （当 ）
机械特性表达式：
绕线式异步电机转子回路串电阻可改善起动性能和调速。
(3) 定子回路串对称三相电抗的人为机械特性
- 同步速： 不变
- 最大转矩点：，
- 起动点：
除了理想空载点之外，其他的特征点都变了！
机械特性表达式：
例题
五、异步电动机的稳定运行条件
电动机的机械特性和负载的负载特性存在一个交点。在系统受到扰动之后，还能稳定下来，则称之为稳定运行
这是判断后面的调速方法调速范围的依据（调速之后能否稳定运行？）
稳定运行判据
电力拖动系统稳定运行的充分必要条件：
电动机机械特性 与生产机械负载特性 的交点处满足：
即对于转速的微小增量 ：
- 转速上升区：驱动 < 制动（不飞车）
- 转速下降区：驱动 > 制动（不停机）
- 通常电动机具有下降的机械特性就能满足稳定运行条件
不同负载的稳定运行条件
负载类型 | 负载说明 | 稳定运行条件 |
恒转矩负载 | 负载转矩 不随转速变化，。如起重机提升重物、传送带、压缩机等 | ，即 |
恒功率负载 | 负载功率 不变，，转矩随转速升高而下降。如卷取机、车床主轴等 | ，即 |
风机泵类负载 | ，负载转矩随转速平方增大。如离心泵、风机、螺旋桨等 | 或，即 |
对于恒转矩以及恒功率负载，只有上方的交点是稳定工作点！！（解题特别注意）
对于风机泵类负载，两个交点都是稳定工作点
六、异步电动机的工作特性
定义：异步电动机在额定电压、额定频率、额定接法及定转子回路不接阻抗的情况下，从空载到额定负载的运行范围内 、、、、
1. 转速特性
转速公式：
- 空载：，，
- 负载：
从空载到额定负载变化不大：
2. 电流特性
- 空载：，
- 负载：
- 这是一个根据磁动势平衡自动调节的过程
3. 电磁转矩特性
- 从空载到负载基本不变
- 从空载到负载略微减小（导致 曲线不是直线，增长比直线更快）
- 空载：，，
- 负载：
4. 功率因数特性
- 空载：，（无功电流） 很低，一般在 0.2 以下
- 异步电机通常不会空载或者轻载运行，因为电机需要从电网吸收很多无功建立磁场；如果有功负载很轻那么系统的功率因数就很小了
- 负载：（有功分量） 最高
- 过载：
- 过载 转速 转差率
- 转子电流频率 随之增加。
- 转子漏电抗 显著增大。
- 转子自身的功率因数 开始剧烈下降。
- 这意味着转子电流中的无功分量增长速度超过了有功分量的增长速度。
- 结论：在严重过载时，由于转子漏电抗压降显著增加，电动机需要吸收比例更高的无功电流来抵消漏磁影响，导致总功率因数下降
5. 效率特性
其中： 为可变损耗， 为不变损耗
- 空载：，
- 负载：（当不变损耗 = 可变损耗时）
- 过载：
- 出现在 ，
- 异步电动机若长期在低负荷下运行，很不经济（很少大马拉小车）
- 应使选用的电动机容量与机械负载相匹配
