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异步电动机在非额定电压下运行的分析三相异步电动机，被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。但由于种种原因，电源电压不恒定，常出现电压波动现象，即电压升高或电压降低。本文将就电源电压的波动对三相异步电动机性能的影响进行分析。1.电源电压低于额定电压①对转矩M以及转速n的影响如果电源电压低于额定电压，那么根据电磁转矩公式 (1)可知，对于一般鼠笼式电动机，在稳定区正常工作范围内，转差率，。所以(1)式可近似为： (2)式中为常数。(2)式说明，当电源电压下降时，电动机的电磁转矩M将与成正比下降。当电源电压降低时，只有转差率S增加口倍，才能使电动机保持原有的电磁转矩与负载转矩相平衡。这一过程可用图l所示的机械特性曲线来说明。图中曲线l代表电源电压为时的机械特性，它与恒负载转矩的交点A所对应的S为原稳定运行时的转差率。当电源电压突然降为时，对应机械特性曲线2。在电压降低瞬间，由于惯性，电动机转速来不及变化，其电磁转矩为B点所对应的。由于电磁转矩小于负载转矩，所以电动机开始减速，从而S增加。随着转差率S的升高，电磁转矩也不断回升。直到C点，电磁转矩重新与负载转矩平衡，也即。此时电动机将带动负载在较低的转速下运行，转速由原来的下降到。如果电源电压低于额定电压很多，以致使电动机的最大电磁转矩比负载转矩小，电动机就会因带不动负载而停止转动。此时转子和定子电流都将大大超出额定值，如短时间内不断电，将会烧毁电机。②对转子绕组以及定子绕组中电流的影响三相异步电动机转子电流公式为 (3)式中 时的转子每相的电动势，与定子电压成正比。设，由于电动机正常运行时，所以的表达式可以近似为： 式中 为常数。当电源电压降低时，若原保持电动机输出力矩不变，只有S增加倍，因此转子电流为： (5)即转子每相电流增加倍。由于三相异步电动机的定子绕组与转子绕组电流的关系类似变压器原、副绕组中电流的关系，所以转子电流的增加，必然导致电动机定子绕组中电流的增加。从而造成电动机过热、温度升高，长此下去就会导致电动机的使用寿命缩短，严重的甚至烧毁电动机。当电动机空载运行时，转子转速接近于旋转磁场的转速，两者之间相对转速很小，所以，转子电流近似为零，而此时的定子电流几乎全部为建立旋转磁场的励磁电流。电源电压降低时，定子绕组中感应的反电动势减少，电动机中用来产生反电动势的旋转磁场减弱，因而产生的励磁电流减小，也即定子电流减小。③对启动电流的影响在刚刚启动的瞬间n=0，S=l，因此，旋转磁场对静止的转子有着很大的相对转速。磁力线切割转子导体的速度很快，这时转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流很大，如果此时电源电压降低，旋转磁场对静止的转子的相对转速未下降，电动机的等值阻抗基本未变，所以当电源电压下降时，启动电流也相应下降。④对功率因数及效率的影响由于下降，使定子绕组中的主磁通减弱，导致主磁通在定子每相绕组中产生的感应电动势E也随之下降(下降的幅度同下降的幅度近似相等)，那么根据公式 可得：又因为在输出转矩不变的情况下，随值的下降而增加，所以的值将减小，那么根据公 将增大(式中为定子每相绕组的电阻，为定值)对效率的影响要从两方面分析：一方面是在满载时；另一方面是在半载时。由效率公式 (6)式中 为定子、转子绕组的铜耗； 为铁损； 为总的机械损耗； 为附加损耗。可知满载时： (7)式中和分别为电源电压降低后，定子和转子绕组的电流。由于电源电压降低后定子与转子绕组电流均增大，因此, 所以半载时： (8)因为，且定子电流与转子电流不可能增加到原来的倍(当增加到原来的1.2倍时，电动机的绕组就可能烧毁)所以。综上所述，在电网电压低于额定电压时，可导致三相异步电动机的转速、转矩、启动电流以及满载时的效率降低，但同时也使转子绕组和定子绕组的电流、功率因数以及半载时的效率有所升高。2.电源电压高于额定电压当电源电压升高时，三相异步电动机的各个参数将发生与上述相反的变化。如果电压升高到超过电动机的额定值的时，电动机铁心磁路饱和(因为在设计制造电动机时，在额定电压下的磁路一般就在饱和点附近)，因此，根据三相异步电动机定子电路公式 (9)式中 为频率，常数；为定子绕组的匝数，常数。可知，主磁通将会随电源电压的增加而近似正比地增加，由于励磁特性的非线性使励磁电流分量急剧增加，从而使定子总电流增大、铁心损耗增大，导致电动机绕组过热，甚至烧毁。总之，电源电压的波动将对三相异步电动机的性能产生较大的影响，所以一般规定三相异步电动机的电源电压在额定电压范围内波动，电动机可输出额定功率。