机械特性曲线在电工教学中的应用

李新会

(河南化工技师学院，河南 开封 475000)

1 机械特性曲线

三相异步电动机的机械特性曲线是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系曲线。图1表明了电动机的主要性能指标，也是选择电动机的依据。三相异步电动的机械特性分为两部分，A-B-C这一区域为稳定运行区域，机械特性硬，C-D段比较陡，为不稳定运行区域，机械特性软，转速受负载变化影响大。

图1 三相羿步电动机的机械特性曲线

关于曲线上的几个关键点的认识：

A点，电动机的转速和旋转磁场转速相同，电动机没有输出转矩。这时候转子绕组相对于旋转磁场时静止的，转差率为零，转子导体中不会出现感应电流，转子和轴承之间不存在任何摩擦，转子转速等于旋转磁场转速，是一种理想中的状态，称为理想空载点。

B点，电动机的额定运行点，电动机运行平稳，要求负载波动时电动机的转速不能有太大变化，所以这一点应位于曲线的平稳区域。

C点，最大转矩点，这一点是稳定区域和不稳定区域的分水岭，对应的转差率为Sm。这是电动机的最大承受能力，一旦实际负荷大于这一值，电动机会出现卡阻，断电不及时，电机的寿命就到头了，实际应用中要采取技术手段杜绝这一现象发生。

D点，启动转矩点，在这一点启动时转速为零，电动机需要克服惯性启动，所以电动机的启动转矩要大于电动机的额定运行转矩，否则就会出现堵转，一旦堵转，电能无法转换为动能，根据能量守恒定律，进来的能量全部用于发热，绕组绝缘受损，电机就会烧坏。所以发现电动机不转应该第一时间断电，之后用专业工具查找原因，没查明原因之前一定不能再次送电，防止出现不可逆转的损失。

2 机械特性曲线的调整

2.1 改变电动机电源电压的人为机械特性曲线

从图2可以得到这样的信息，降压之后电动机的机械特性曲线会变陡，容易受到负载的影响，启动转矩会变小，如果电动机拖动的设备不变，额定转矩和启动转矩的距离大大缩小，电动机容易堵转，所以仅适用于轻载或空载启动的情况下。

2.2 改变转子电阻的人为机械特性曲线

从图2能看出，转子绕组串电阻之后电动机的机械特性曲线变陡，容易受负载波动的影响，但是它的启动转矩增大了，也就是说电动机启动的时候更有力量了，适合于重在启动的场合。由于转子需要串电阻，所以它是绕线转子电动机的专利，这也是绕线转子电机还有市场的重要因素。

图2 改变电源电压调整机械特性曲线

图3 改变转子电阻调整机械特曲线

3 从机械特性曲线看电动机的启动

电动机直接启动的时候电流很大，我们需要降低启动电流，到底采用什么样的启动方式需要看实际情况，笼型轻载或空载的电动机我们可以降压启动，但是如果负载不允许，需要用专用变压器来保证其正常工作。

起重机等重载启动的电动机需要选用绕线转子电动机，启动的时候可以采用串电阻的方法，但由于机械特性软，容易受负载影响，启动之后要把串电阻切除。

4 从机械特性曲线看电动机的调速

对于调压调速而言，如果要获取变化比较大的转速，电压的变化范围就要很大，但是由于电动机的转矩和电压的平方成正比，电压变化大，转矩变化就大，电动机容易过载，尤其对于负载不是很稳定的场合，不易采用这样的方式，否则一旦卡阻就无法挽回。

转子绕组串电阻调速中，如果要获取变化较大的转速，串电阻的值就要增加，增加之后机械特性明显变软，所以调速范围同样不能太大，再加上临界启动转矩的存在，串电阻值受限，调速范围也受限。电阻本身是要消耗能量的，所以电动机的效率不高。图是一种无声的语言，用好了能起到此处无声胜有声的效果，只要我们认知观察、用心感知，专业课一样能焕发神奇的力量。