机械特性的稳定运行区域优化

拖动系统能否稳定运行，是指当负载转矩增加或减小时，拖动系统是否能够在转速基本不变的情况下继续运行？

1.稳定运行区—AK段（见图3-13a）

假设拖动系统已经在Q₁点运行：电磁转矩是T_M1，转速是n_M1。根据转矩平衡的原理，这时的电磁转矩和负载转矩之间一定是平衡的：

T_M1=T_L1→T_J=0

又假设由于某种原因，负载转矩由T_L1增加为T_L2，则因为

T_M1＜T_L2→T_J＜0

电动机带不动负载，动态转矩为‘-’，拖动系统减速。随着转速的下降，电磁转矩增大，如箭头①所示，当电磁转矩增大到T_M2时，动态转矩为0，拖动系统又处于平衡状态，在新的工作点Q₂继续运行，如图3-13a所示。这说明，在AK段，负载转矩的增加只是使拖动系统降低了一点转速，但拖动系统能够正常运行。

图3-13 拖动系统在负载加重后的状态

a）稳定运行区 b）不稳定运行区

2.不稳定运行区-KS段（见图3-13b）

假设拖动系统已经在Q₁₁点运行：电磁转矩是T_M11，转速是n_M11。又假设由于某种原因，负载转矩由T_L11增加为T_L22，则因为

T_M11＜TL22→T_J＜0

动态转矩为‘-’，拖动系统减速。可是，随着转速的下降，电磁转矩反而减小了。如图3-13b中之箭头②所示，当转速下降到n_M22时，电磁转矩减小为T_M22，更加带不动负载了，于是转速继续下降，如箭头③所示，直至停住为止。

那么，如果负载转矩减小了又如何呢？你来继续说吧。”

小李仿照着张老师所画的图3-13，画出了图3-14。然后说：“仿照着您方才的思路，说明如下：

（1）AK段 假设拖动系统已经在Q₁点运行：电磁转矩是T_M1，转速是n_M1。根据转矩平衡的原理，这时的电磁转矩和负载转矩之间一定是平衡的：

T_M1=T_L1→T_J=0(www.xing528.com)

又假设由于某种原因，负载转矩由T_L1减小为T_L3，则因为

T_M1＞T_L3→T_J＞0

动态转矩为‘+’，拖动系统加速。随着转速的上升，电磁转矩减小，如图3-14a中之箭头①所示，当电磁转矩减小到T_M3时，动态转矩为0，拖动系统又处于平衡状态，在新的工作点Q₃继续运行，如图3-14a所示。所以，在AK段，负载的减轻只是使拖动系统增大了一点转速，但拖动系统能够正常运行。

图3-14 拖动系统在负载减轻后的状态

a）稳定运行区 b）不稳定运行区

（2）KS段 假设拖动系统已经在Q₁₁点运行：电磁转矩是T_M11，转速是n_M11。又假设由于某种原因，负载转矩由T_L11减小为T_L33，则因为

T_M11＞TL33→T_J＞0

动态转矩为‘+’，拖动系统加速。可是，随着转速的上升，电磁转矩反而又增大了。如图3-13b中之箭头②所示，拖动系统的工作点将沿着Q₁₁K转移，过了K点以后，转速再上升，电磁转矩将减小，如箭头③所示，直至减小为T_M33时，拖动系统又进入稳定运行状态。但工作点已经转移到AK段了，说明在KS段，工作点是‘站不住’的。

所以，可以得出结论：异步电动机机械特性的AK段是稳定运行区，而KS段是不稳定运行区。”

张老师满意地说：“很好。在以上的分析中，磁通和电流都是以正弦量为前提的。而事实上，却存在着许多谐波成分的。这些谐波成分也会产生电磁转矩，称为附加电磁转矩，下面，我们就来讨论一下附加电磁转矩的问题。

小李的归纳

机械特性分析

（续）