电动机的工作特性
电动机在运行过程中，负载是经常变化的。图1示出了拖动吊车工作的电动机，吊车吊装的物件有时比较重，有时比较轻。负载加在电动机轴上的是机械转矩（又叫阻转矩），为了拖动负载工作，转子电流产生的电磁转矩必须与机械转矩相平衡。为此，我们还需要进一步了解，负载变化时电动机的转速n和定子电流I1是怎样随着电磁转矩M而改变的，这就是电动机的工作特性。
电动机轴上没有带负载时，称为空载运行，这时，转子只需产生很小的电磁转矩就能使电动机转得很快，转子的转速n与旋转磁场的同步转速n\(_{0}\)十分接近，这两个转速之差（n\(_{0}\)-n） 也最小。电动机带上负载后，转子轴上就承载了机械转矩，为了使电动机产生的电磁转矩与机械转矩相等，电动机的转速n就要降低，即（n\(_{0}\)-n）变大。电动机拖动的负载越重，也就是机械转矩越大，电动机的转速n下降得越多。三相异步电动机在正常工作时，转速n与电磁转矩M的关系如图2所示。图中，M\(_{e}\)是电动机的额定转矩，对应的转子转速n\(_{e}\)叫电动机的额定转速。图2给出的函数图n=f（M）叫电动机的机械特性曲线。
大家知道，三相异步电动机是通过电磁感应把定子从电源取得的能量传递给转子的。电动机的定子电流与转子电流的关系与变压器相类似，转子相当于变压器的副边，定子相当于变压器的原边。当电动机转子带上负载后，转速要降低一些，转子切割磁场的速度就增大一些，转子绕组中的感应电流也就随之变大，从而使转子产生的电磁转矩相应增大。根据能量守恒，定子电流I\(_{1}\)也会随电磁转矩M的增大而增加。定子电流I\(_{1}\)与电磁转矩M的关系，即I\(_{1}\)=f（M）示于图3。图中，与额定转矩M\(_{e}\)对应的定子电流I\(_{1e}\)就是电动机的额定工作电流；在M接近于零时的定子电流I\(_{1o}\)称为电动机的空载电流。
值得注意的是，三相异步电动机的转子阻抗很小，所以当转速略有下降时，转子电流就会增大很多，使电磁转矩迅速增加。因此，三相异步电动机从空载到额定负载之间变化时，电动机的转速n下降并不很大，一般在同步转速n\(_{0}\)的5%以内。这种特性称为硬的机械特性，是三相异步电动机的重要特性。
最大转矩与过载能力
电动机带上额定负载时的电磁转矩称为额定转矩M\(_{e}\)，它可以从电动机铭牌上的额定输出功率P\(_{2}\)和额定转速n\(_{e}\)利用下式求得，即
M\(_{e}\)=9550·P\(_{2}\)/n\(_{e}\)（N·m）
转矩的计量单位是牛顿米（N·m）。但是，一台电动机可能产生的电磁转矩的最大值M\(_{max}\)，称为该电动机的最大转矩。电动机最大转矩的大小，决定了它能够承受短时冲击负荷的能力。当负载的机械转矩超过最大转矩时，电动机就带不动了，发生所谓“闷车”现象。一闷车后，电动机的电流马上会升高六七倍，使电动机严重过热，以致烧坏。
电动机的最大转矩M\(_{max}\)与额定转矩M\(_{e}\)之比，称为过载系数，用希腊字母λ表示，即
λ=M\(_{max}\)/M\(_{e}\)
一般三相异步电动机的过载系数λ为
1.8～2.2。
如果将一台电动机从启动（转速n=0）到最高转速n\(_{0}\)的过程中电磁转矩M变化的全貌画出来，将如图4所示。图中M\(_{st}\)是电动机的启动转矩。
定子绕组的两种接法
三相异步电动机的定子绕组有星形（Y形）接法和三角形（△形）接法两种，分别如图5和图6所示。我们首先定义三相负载的线电压和相电压、线电流和相电流。在A、B、C三根电源线中，任意两根电源线之间的电压叫线电压，用U\(_{L}\)表示；在三相绕组中，每一相绕组两端的电压叫相电压，用U\(_{φ}\)表示。每根电源线上流过的电流叫线电流，用I\(_{L}\)表示；每一相绕组中流过的电流叫相电流，用I\(_{φ}\)表示。
由图5可见，三相绕组接成星形（Y形）时，每根电源线上的线电流I\(_{L}\)直接流入该相绕组，成为相电流I\(_{φ}\)，所以相电流等于线电流。但是，两根电源线之间的线电压U\(_{L}\)却是跨接在两线绕组的始端，利用矢量图可以得出
U\(_{L}\)=\(\sqrt{3}\)U\(_{φ}\)
大多数三相异步电动机所接的三相电源，线电压都是380V，当定子绕组接成星形时，每相绕组两端的相电压就是220V。
定子三相绕组接成三角形（图6）时，电源的线电压直接跨接在每相绕组两端，所以相电压等于线电压。但是，每根电源线与定子绕组的连接点却通往两相绕组，I\(_{L}\)≠I\(_{φ}\)，利用矢量图可以得出
I\(_{φ}\)=\(\sqrt{3}\)I\(_{φ}\)
根据以上分析，虽然定子绕组有Y形和△形两种接法，却必须按照电动机铭牌上标出的接法进行正确连接。例如，按规定应该接成Y形的电动机，如果误接成△形，则每相绕组的相电流为额定电流的\(\sqrt{3}\)（即1.732）倍，电动机会因过热而烧坏。又如，按规定应该接成△形的电动机，接成了Y形，则每相绕组的相电压只相当于额定电压的1/\(\sqrt{3}\)，根据理论分析，电磁转矩M与电压U的平方成正比，电动机将不能供给足够的电磁转矩而带不动额定的机械负载。
三相异步电动机的铭牌
每台电动机的外壳上都镶有一块铭牌，标出了电动机的型号、主要的技术数据及接线方式。因此，使用者首先要看懂铭牌、按其额定值使用，以保证电动机的正常运行。
附表列举了一台三相异步电动机的铭牌。下面针对铭牌上的主要项目分别介绍它们的意义。
1.型号：型号概括说明了该台电动机的特点，如机座外形、转子类型、主要尺寸和极数等。下面举例说明组成型号的意义。
2.功率：在额定运行状态（额定电压、额定转速等）下，电动机轴上可以输出的机械功率，单位是千瓦（kW），
3.电压：在额定运行状态下，定子绕组端应加的电源线电压值。例如，电压220/380V是与电动机的接法△/Y相对应的，即当电源线电压为220V时，定子绕组应接成△形；当电源线电压为380V时，定子绕组应接成Y形。
4.电流：在额定运行状态下，定子的线电流值。通常在铭牌上也标出两种，例如11.2/6.48A是与电压220/380V及接法△/Y相对应的。
5.转速：是指电动机在额定电压、额定频率下，带额定负载时转子的转速，它比旋转磁场的同步转速略低，一般是同步转速的95%～98%。
6.接法：电动机的定子绕组引出6个头，即U1-U2、V1-V2、W1-W2到外壳上的接线盒中，使用时根据电源线电压的大小，或接成Y形，或接成△形，接线方法见图7。
7.定额（工作方式）：电动机根据它的工作方式分为“连续”、“短时”和“断续”三种。铭牌上工作方式如果标为“连续”，则电动机可以按照铭牌上标定的功率长期连续使用，其温升不会超出允许值；若为“短时”，则电动机不能连续使用，带额定负载时间与断电时间相互交替，一般规定工作时间相当短，而停下来的时间相当长，否则会使电动机绕组过热而损坏；“断续”是指电动机的运行和停止是周期性的（周期时间为10min），额定负载下运行的时间与周期时间之比叫负载持续率，标准的负载持续率分为15%、25%、40%和60%。
8.温升：电动机各部分温度除与负载大小有关外，还与外界散热条件有关。温升是指该电动机在工作时的绕组温度允许高出周围环境温度的数值。
9.绝缘等级：绝缘等级是指该电动机所用的绝缘材料的耐热等级，它直接决定着绕组的允许温度。按耐热程度，绝缘材料分为七个等级，即Y、A、E、B、F、H、C。早期制造的电动机，采用纱包线、青壳纸等，属A级绝缘，最高允许温度为105℃。现在制造的中、小型电动机，定子线槽的绝缘都采用复合材料，导线均为高强度聚酯漆包线，属E级绝缘，最高允许温度为120℃。近年制造的大型电动机，定子绕组采用浸“B”级胶粉云母带作绝缘材料，属B级绝缘，最高允许温度为130℃。
（向群）