同步电动机转动惯量(同步电动机电磁转矩)

1. 同步电动机电磁转矩

1、异步电动机的同步转速是指加在电机输入端的交流电产生的旋转磁场的速度，这个速度就叫同步速度，计算公式是n＝60f／P，f：交流电的频率，P：电机极对数，以国内电网50Hz为例，对于4极电机（2对极）的同步速度＝60×50／2

＝1500RPM。

2、异步电动机的转子速度在理论空载下等于同步速度，但实际上不可能做到。两者之差为转差速度，这个值除以同步速度则得到转差率。负载越大，转子速度越小，转差率越大。实际应用中：电机铭牌上的速度为转子速度。

三相异步电动机同步转速与电机极数有关：

2电机同步转速为3000转／分。

4电机同步转速为1500转／分。

6电机同步转速为1000转／分。

8电机同步转速为750转／分。

额定转速与电机转差率有关，转差率各个厂家的产品有差异，一般在4％左右。比如4极电机的额定转速一般在1440转／分左右。

当电磁力矩与阻力力矩（摩擦力矩与负载力矩之和）平衡时，转子以匀速旋转。因此，异步电机运行正常。

这就是为什么这类电机被称为“异步”电机的原因。由于转子内的电流不是由电源供电，而是由电磁感应产生的，所以这种电动机又称感应电动机

2. 同步电动机电磁转矩的计算

电磁转矩公式表达式是T=CT*Φ*Ia，电磁转矩是电动机旋转磁场各极磁通与转子电流相互作用而在转子上形成的旋转力矩。是电动机将电能转换成机械能最重要的物理量之一，至今仍是阻尼分析与控制的理论基础。

当电枢绕组中有电枢电流流过时，通电的电枢绕组在磁场中将受到电磁力，该力与电机电枢铁心半径之积称为电磁转矩。 由感应电动机工作原理知，感应电动机的电磁转矩可以由电磁功率除以电机的同步机械角速度求得，而电磁功率对应于转子电流在等效电路中转子等效电阻Rr′/s上所产生的功率。

对于两相感应伺服电动机，由于经常工作在不对称运行状态，电机中既有正序磁动势产生的正向旋转磁场，又有负序磁动势产生的反向旋转磁场，正向旋转磁场将使电机工作在电动机状态，产生正向电磁转矩T1，而反向旋转磁场则使电机工作在电磁制动状态，产生反向电磁转矩T2，伺服电动机的电磁转矩应为T1-T2。

而T1和T2可分别由正序旋转磁场和负序旋转磁场产生的电磁功率求得。

3. 同步电动机电磁转矩的特点

这就是能量在转换，考虑效率及机械损耗，电动机的负载转矩要稍微大于发电机的电磁转矩。

由感应电动机工作原理知，感应电动机的电磁转矩可以由电磁功率除以电机的同步机械角速度求得，而电磁功率对应于转子电流在等效电路中转子等效电阻Rr′/s上所产生的功率。

4. 同步电动机电磁转矩的作用方向与转子的旋转方向

回馈制动，转子由于外部机械装置（相当于一个原动机）带动旋转，转子此时转速高于旋转磁场转速，转差率是负的，电机做发电机运行，所发的电回馈给电网。

此时转子导体中的感应电动势以及电流的有功分量将与电动机状态时相反，因此电磁转矩的方向与旋转磁场和转子转向相反，即电磁转矩为制动性质的转矩。为使转子持续地以高于旋转磁场的转速旋转，原动机的驱动转矩必须克服制动的电磁转矩；此时转子从原动机输入机械功率，通过电磁感应由定子输出电功率，电机处于发电机状态。

5. 同步电动机电磁转矩的变化

三相交流异步电动机的负载增大时，定子和转子中的电流，电压，频率的变化原因如下，

当电机稳定运行时，电动机产生的电磁转矩总是与机械负载转矩平衡。

异步电动机产生的电磁转矩与电压和电流成正比，即电压和电流的大小共同决定了电磁转矩的值。

负载转矩增加时，为平衡负载转矩则电磁转矩也随之增加。

当电压不变时， 为使电动机产生的电磁转矩与负载转矩平衡，只有增加电流才能使电磁转矩增加

6. 三相异步电动机的电磁转矩

三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系。由于转速n与转差率S有一定的对应关系，所以机械特性也常用Tem＝f（s）的形式表示。三相异步电动机的电磁转矩表达式有三种形式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。

物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相互作用而产生的。

参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系，利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。

实用表达式简单、便于记忆，是工程计算中常采用的形式。

电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩（或临界转差率）为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区。

固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。

人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。

7. 同步电动机电磁转矩的变化体现在哪里

扭矩与其转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大。

扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。

外部的扭矩叫转矩或者叫外力偶矩，内部的叫内力偶矩或者叫扭矩。

8. 异步电机的电磁转矩

三相异步电动机的转矩公式为：SR2M=CU12公式[2]R22+（SX20）2C：为常数同电机本身的特性有关；

U1：输入电压；R2：转子电阻；

X20：转子漏感抗；

S：转差率可以知道M∝U12转矩与电源电压的平方成正比，设正常输入电压时负载转矩为M2，电压下降使电磁转矩M下降很多；由于M2不变，所以M小于M2平衡关系受到破坏，导致电动机转速的下降，转差率S上升；它又引起转子电压平衡方程式的变化，使转子电流I2上升。也就是定子电流I1随之增加（由变压器关系可以知道）；同时I2增加也是电动机轴上送出的转矩M又回升，直到与M2相等为止。这时电动机转速又趋于新的稳定值。

9. 异步电动机电磁转矩

穿过一匝线圈的若干磁力线数是磁通；磁通连续穿过N匝线圈是磁链（即：磁链=N*磁通）；电动机的电磁转矩=电动势常数*磁通*电枢电流（直流电动机为例）。其中电动势常数中包含了N。

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