1.3 机械特性看能力

电动机的机械特性是说明拖动系统工作情况的重要特性。它说明了电动机的转速n与电磁转矩TM之间的关系为

n=f（TM）

电动机在没有人为地改变其参数时的机械特性，称为自然机械特性。

1.3.1 用户关心4件事

异步电动机的自然机械特性如图1-16所示，它充分反映了用户关心的4件事。

1.转速高低

用户在选择电动机时，首先考虑的是转速。也就是根据生产机械所需要的转速，选择电动机的磁极对数，见表1-1。

反映在机械特性上是它的“理想空载点”。电动机输出轴上的转矩为0，称为理想空载。这时，电动机的转速可以达到同步转速（旋转磁场的转速）n0，如图1-16中的A点。所以理想空载点的坐标是A（0，n0）。理想空载点的可调节范围，也反映了电动机的调速范围。

2.带负载能力

就是能不能带得动负载。反映在机械特性上是它的临界点。

异步电动机的机械特性有一个拐点K。在这一点，电动机所能产生的电磁转矩最大，称为临界转矩，用TK表示，K点称为临界点。与此对应的转速称为临界转速nK，相应地有临界转差ΔnK和临界转差率sK。所以临界点的坐标是K（TK，nK）

临界转矩也是电动机所能产生的最大转矩，它与额定转矩之比就是异步电动机的过载能力。通常过载能力应大于等于2：

TK≥2.0TMN

式中 TK——临界转矩（N·m）。

电动机铭牌上并不标出其额定转矩，需根据式（1-10）推算而得

式中 TMN——电动机的额定转矩（N·m）；

PMN——电动机铭牌上的额定功率（kW）；

nMN——电动机铭牌上的额定转速（r/min）。

3.能否顺利起动

有的生产机械在静止状态下，有较大的摩擦力，起动时比较困难。因此，能否顺利起动，也是用户比较关心的问题。反映在机械特性上，是它的起动点。

起动点的含义是电动机刚接通电源，但转速仍为0时的转矩称为起动转矩TS，也叫堵转转矩，如图1-16中的S点。因此，起动点的坐标是S（TS，0）。

通常异步电动机的起动转矩应大于额定转矩的1.5倍：

TS≥1.5TMN （1-20）

式中 TS——起动转矩（N·m）；

TMN——电动机的额定转矩（N·m）。

4.负载变化时的稳定性

生产机械在运行过程中，其阻转矩常常不是固定不变的。例如，金属切削机床在切削过程中，可能因遇到砂眼而增大阻力，某些传输机上的被传输物时常变动等。而用户希望，当负载的阻转矩变化时，电动机的转速能够保持稳定。这种要求反映在机械特性的“硬度”上。

机械特性的硬和软主要是说明当负载变化时，电动机转速的变化程度。如图1-17a中的机械特性是曲线①，当负载转矩从TL1增大到TL2时，转速下降了Δn1；图1-17b中的机械特性是曲线②，当负载转矩从TL1增大到TL2时，转速下降了Δn2。显然

Δn2＞Δn1

两者相比较，曲线①是较“硬”的机械特性，而曲线②是较“软”的机械特性。

1.3.2 机械特性说明的问题

1.从电动机的角度看

如图1-18a所示，当转速较高为n1时，转差Δn1较小，转子绕组切割旋转磁场所产生的感应电动势和电流也较小。所以电磁转矩TM1较小。

当转速下降为n2时，转差Δn2增大，转子绕组的感应电动势和电流也增大。所产生的电磁转矩TM2较大。

所以从电动机的角度看，转速下降，则电动机产生的电磁转矩增大，即

n↓→Δn↑→TM↑

2.从负载的角度看

如图1-18b所示，当负载较轻，阻转矩为TL1时，用于克服TL1所需要的电磁转矩较小，拖动系统的工作点为Q1点，转速较高时为n1。

当负载的阻转矩增大为TL2时，用于克服TL2所需要的电磁转矩也增大，拖动系统的工作点移至Q2点，转速下降为n2。

所以从负载的角度看，则当负载的阻转矩增大时，转差Δn增大，拖动系统的转速将下降为

TL↑→Δn↑→n↓