異步電機質量特性之——運行特性

我們在前面談了電機的力能特性，即電機的功率因數和效率，較高的功率因數和效率是最好在結果，但對於不同的工況條件對於電動機的性能要求有一定的差異性，必須結合特定的使用需求，對電機的性能進行一個折中的取捨。我們今天的話題是關於電機的運行特性，主要包括電機的起動性能、最大轉矩和轉差率。

反映電機起動性能的參數包括起動轉矩、起動電流和最小轉矩。

當給處於停止狀態下的電動機加上電壓時的瞬間，電動機產生的轉矩稱為起動轉矩。起動轉矩大小與電壓的平方成正比、與電動機的漏電抗有關，隨轉子電阻的增大而增大。

01電動機起動電流

電機起動狀態即通電瞬間對應的電流即電機的起動電流，可以理解為施加額定電壓、電機轉子靜止時的電流。電機的起動電流往往很大，是額定電流的5至7倍，但在正常情況下，電動機的起動時間最多也就是幾秒到十幾秒鐘，短時大電流引起的溫升不是太高，電動機是能夠承受的。但是，如果電動機的負荷較重，不能正常起動，或因為電壓較低，電動機長時間達不到額定轉速，或者電動機連續多次地起動，以及頻繁正反轉，都將有可能使電動機的繞組過熱，嚴重時將使電動機的繞組因過熱而燒毀。特別是大容量電機起動電流過大，起動時電網電壓會顯著下降，或需要增添降壓起動設備，甚至要求增大配電網的容量。

電動機的最小轉矩是指電機起動過程中的最小轉矩。電動機在額定頻率和額定電壓下，在零轉速與對應於最大轉速之間所產生的穩態異步轉矩的最小值，是為了符合運行工況的最低限定值。

對於電機的起動，大轉矩、小電流是最理想的狀態，為了達成這個目的，特別是對於籠型感應電機，會在轉子上採取一些措施，增加起動過程中的轉子電阻，從而達成改善起動性能的目的。

起動轉矩和最小轉矩太低，電機起動時間會延長並過熱，甚至在電網電壓較低或降壓起動時，不能帶載起動到滿速。為適應起動的短時需要，不得不提高安裝容量，採用大馬拉小車模式，但又會因電機負載長期不足，電機效率和功率因數相對較低，是一種很不經濟的笨辦法。

02電機最大轉矩

電動機從起動到正常運轉的過程中，電磁轉矩是不斷變化的，其中有一個最大值，稱為最大轉矩或臨界轉矩。最大轉矩，也叫停轉轉矩，是電動機的重要特性之一。是指在額定電壓和額定頻率下，增加負載而不致使轉速突然下降時電動機所能產生的最大轉矩。

最大轉矩是衡量電動機短時過載能力的一個重要技術指標。最大轉矩越大，電動機承受機械荷載衝擊能力越大。如果電動機在帶負載運行中發生了短時過載現象，當電動機的最大轉矩小於過負載的阻轉矩時，電動機便會停轉，發生所謂「悶車」現象，電機會因為停轉而發生過載燒毀。

03電動機轉差率

轉差率又稱「滑差率」，是指異步電機轉速與同步轉速之差，相對於同步轉速之比，一般採用百分比表示。轉差率S是異步電動機的一個重要參數，其大小可反映異步電動機的各種運行情況和轉速的高低。異步電動機負載越大，轉速就越低，其轉差率就越大；反之，負載越小，轉速就越高，其轉差率就越小。異步電動機帶額定負載時，其額定轉速很接近同步轉速。

如果電動機採用高電阻率鋁合金鑄造轉子，可以達成轉差率高、堵轉轉矩大、堵轉電流小、機械特性軟、能承受衝擊負載的特點，適用於傳動飛輪力矩較大和不均勻衝擊負載以及反轉次數較多的金屬加工工具機，如錘擊機、剪切機、衝壓機，鍛冶機等。

從起動轉矩、起動電流、最大轉矩、最小轉矩和轉差率的參數定義，在不影響拖動設備機械安全性的前提下，電機的轉矩遵循較大化原則，而起動電流、轉差率則應按照較小化原則，但是，鑑於電機參數之間的關聯關係，我們應該按照實際的使用工況，採用適當放大某一指標性能而犧牲某些運行指標的原則。

以上非官方發布內容，僅代表個人觀點。