電工學 電動機

ElectricMotor第6章電動機電工與電子技術電機概述6.16.2三相異步電動機的基本結構6.3三相異步電動機的工作原理6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機的機械特性6.5三相異步電動機的起動6.61．了解三相異步電動機的構造與轉動原理，理解旋轉磁場的特性。2．了解定子電路和轉子電路中的電壓、電流關系。3．重點掌握電動機電磁轉矩和機械特性。4．了解異步電動機的起動、調速、反轉、制動原理和方法。5．理解異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)。6．了解單相異步電動機構造與工作原理。案例6.1

異步電動機應用極為廣泛。例如，在工業(yè)方面：中小型軋鋼設備、各種金屬切削機床、輕工機械、礦山機械、通風機、壓縮機等；在農業(yè)方面：水泵、脫粒機、粉碎機及其他農副產品加工機械等都是用異步電動來拖動的。此外，與人民日常生活密切相關的電扇、洗衣機等設備中都用到異步電動機。

電機(electricmachine)是實現(xiàn)能量轉換或信號轉換的電磁裝置。

電能機械能

種類：

(1)動力電機：直流電機和交流電機

他勵電機并勵電機串勵電機復勵電機異步電機同步電機

(2)控制電機

伺服電動機：電壓信號轉化為角位移或角速度；

測速發(fā)電機(electircgenerator)：

將轉速轉化為電壓信號；

自整角機：

實現(xiàn)角度的傳輸、變換和接受；

步進電動機：電脈沖信號轉化為轉角或轉速；

旋轉變壓器：轉角信號變換成電壓信號；

感應同步器：轉角位移或直線位移轉換成電壓信號。

種類：三相異步電動機(three-phaseasynchronousmotor)主要部件是由定子和轉子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。

電動機的外形

三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組組成?；F心定子繞組端蓋一.定子W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1接線必柱的端連接星形售聯(lián)結三角垮形聯(lián)撤結一.定子根據(jù)礎轉子押繞組合結構秤的不仔同又瓜分為矩籠型趁轉子寺和繞擠線型劇轉子程?；\型吉轉子繞線肯型轉滲子轉子灘鐵心轉軸二.轉子1.二極垮旋轉修磁場旋轉蘿磁場刃由三爬相電池流通碧過三寒相對稱繞組忌產生桶。對稱處：三相數(shù)對稱批負載空間張對稱籃分布旋轉脆磁場堆是三宜相異悄步電像動機捐工作刪的基令礎。電機乖是利廚用電界與磁震的相?；マD晉化和睜相互準作用秧制成佳的。一.旋轉左磁場(r販ev必ol來vi逢ng環(huán)m槐ag敢ne肉ti寸c甘fi絹el肅d)iUiViW

tiO三相(多相)繞組欣中流牛過三腸相(多相)電流來。U1U2V1V2W2W1U1廚U雕2通入iUV1央V博2通入iVW1骨W怕2通入iW一.旋轉茄磁場1.二極屆旋轉劉磁場t=0°U1W2V1U2W1V2NSiUiViW

tiOi1=0，U1，U2端電帶流為陷零U1V1W1V2U2W2t=0°一.旋轉橡磁場1.二極腎旋轉汗磁場i3為正僵，W1端流脆入，W2端流瘡出i2為負碌，V1端流眠出，V2端流燭入W2U1V2W1U2V1t=90繼°NSt=90獸°i1為正諷，U1端流濤入，U2端流棵出i2為負榨，V1端流旁出，V2端流感入i3為負拍，W1端流張出，W2端流誤入一.旋轉修磁場iUiViW

tiOU1V1W1V2U2W21.二極說旋轉兄磁場2.四極風旋轉熔磁場ωt=盼0°i1=0，U1,U2,U3,U4端電系流為嗚零i2為負,V1,V3端流擁出,V2,V4端流株入i3為正,W1,永W3端流妙入,W2,懂W4端流址出一.旋轉累磁場ωt=面90核°i1為正,U1,禿U3端流憑入,U2,喪U3端流掠出i2為負,V1,V3端流沿出,V2,V4端流塘入i3為負,W1,梯W3端流肉出,W2,絡W4端流永入一.旋轉央磁場2.四極律旋轉冬磁場電流變化一周→旋轉磁場轉一圈電流每秒鐘變化50周→旋轉磁場轉50圈→旋轉磁場轉3000圈電流每分鐘變化(50×60)周p=1時：電流變化一周→旋轉磁場轉半圈電流每秒鐘變化50周→旋轉磁場轉25圈→旋轉磁場轉1500圈電流每分鐘變化(25×60)周p=2時：一.旋轉漸磁場3.旋轉扣磁場聾的轉臺速在ωt=擾0°到90陜°期間闊，兩務極旋萄轉磁臟場旋斯轉了90服°，而萄四極址旋轉投磁場熱旋轉柴了45拒°。磁旗場的廁磁極壁數(shù)（白極對競數(shù)p）越盟多，學旋轉循磁場腦的轉碗速n0（稱狂為同步因轉速:s錯yn貌ch螞ro岡no松us全s竭pe攀ed）越吊低。善規(guī)律羽是：f1=卷50驕H晨z時,不同頂極對惜數(shù)（p）時香的同靈步轉接速n0如下:其中沖，f1為定蠟子電井流的暢頻率一.旋轉皇磁場3.旋轉玻磁場弱的轉疤速旋轉輸方向某：取洋決于菌三相墓電流烏的相妥序。4.旋轉耐磁場雨的轉象向旋轉提磁場基是沿發(fā)著：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L3L2U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1→U1，i2→V1，i3→W1一.旋轉茫磁場旋轉漂磁場亦是沿錫著：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L3L2U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1→U1，i2→W1，i3→V1任意腫對調鋒兩根逗電源般進線孝，磁桂場反凈轉。一.旋轉挺磁場4.旋轉測磁場站的轉機向對稱綠三相閘繞組通入堪對稱受三相藍電流旋轉臣磁場(磁場辟能量)磁場就切割轉子起繞組轉子法繞組糊中產生e和i轉子倍繞組戶在磁掀場中受到布電磁襲力的弦作用轉子布旋轉益起來機械方負載旋轉竟起來三相秧交流蠶電能輸出享機械刪能量二.工作多原理1.電磁侮轉矩(e陽le呀ct焰ro成ma講gn夫et么ic允t身or甜qu丑e)的產燈生右手匙定則左手啦定則二.工作梅原理轉子絹繞組貌（銅拉條）算切割龜旋轉妥磁場祝產生材感應樓電流▲用右眼手定將則判映斷電甲流的桃方向電流虜在磁切場中環(huán)受力▲用左捐手定壘則判謹斷力睬的方哲向工作類原理早示意銹圖2.轉子嬸轉速n小于杯磁場建同步所轉速n0n<n0稱異寇步電轎動機二.工作芽原理1.電磁序轉矩荷的產攜生異步瀉電動宅機起運動時:腸n鹽=斬0，s圍=題1在接滅近同騰步轉濁速n0時:怒n城≈尸n0，s≈癢03.電動仙機轉梁速和億旋轉簽磁場精同步喊轉速模的關支系：①n與n0方向壺一致黎。②n制<碌n0，轉差縮慧率(s觸li蠻p)傷:起動(堵轉)時:納n觀=永0，s田=竹1理想吹空載肢時:虧n寸=犧n0，s栗=緩0正常丟工作欺時:漸0滿<稅s厭<碑1故稱袖異步譽電動麗機或腥感應嫌電動紫機二.工作層原理起動浮時：n乏=擠0,跳△n朝=n0→轉子倍電磁旦感應遣最強→轉子嚴電路拆電量仔的頻草率：f2=稈f1當n↑→△n愧↓→轉子強電路婦電流辰的頻隔率f2↓（＜f1）穩(wěn)定辟運行泄時：△n撤=n0－n很小▲轉子樣電路肥頻率侮的變蜘化：f2=ｓf1很小4.轉子堂電流擴的頻跨率二.工作虧原理例[6導.2飽.1該]：一臺騾三相稍異步劇電動身機，狂其額六定轉團速nN=9簽75姿r城/m再in，電影源頻病率f1=5切0饞Hz。試源求電記動機較的極宅對數(shù)閃和額火定負酒載下硬的轉扣差率甚。解：根據(jù)餅異步夾電動教機轉致子轉腸速與格旋轉陷磁場報同步研轉速閉的關紐奉系可江知：n0=1軌00腦0龍r/窯mi陣n似,即p=恩3額定泉轉差吩率為例題5.電磁波轉矩曾的方豆向轉子聲旋轉寸的方晝向與旋訴轉磁勝場的皺轉向旁相同。電磁番轉矩羞的方哭向與思旋轉惕磁場紗的轉劈燕向一覆致。任意廊對調不兩根印電源隊進線寺，電榮動機愛反轉界。二.工作閑原理——與電美動機山結構底有關璃的參夕數(shù)——轉子硬電流——轉子京電路灘的功鏈率因希數(shù)——定子究繞組漿的相更電壓——電動壓機起夕動（n=腹0）時瓦轉子怒的電術抗1.電磁敲轉矩總：公式三.電磁介轉矩若負捎載變晴化，燙轉矩蛇平衡楊被打嘗破，事轉子掀切割挑旋轉起磁場書的速圍度變獲化，博轉子誕電路亭的感燦應電玻動勢襪變化容，轉夫子電劃流變繳化，祖轉矩記變化烈，達泄到新晉的平然衡。2.空載壺轉矩由風丸阻的草軸承最摩擦很等形挺成的耍阻轉寇矩3.電動存機的既輸出炭轉矩4.負載樣轉矩：生產擺機械艘的阻院轉矩5.轉矩償平衡忽略誰空載樸轉矩顏時三.電磁頌轉矩轉軸太上輸胡出的粘轉矩墨為:T2=雞T－T0電動文機穩(wěn)棄定運啦行，儀即勻明速轉梢動:T2=闊TL轉矩廟平衡:T=否TL+生T0T≈理TL≈T2若TL↑→威T＜TL→偶n↓→港(n0–杠n)察↑→切割狂加快→象E2↑→從I2↑→故F罩↑→推T恰↑→至T’熱=渠TL’→以較擱原轉賺速低話的n’重新遵勻速溪轉動三.電磁臉轉矩5.轉矩贊平衡1.電動棕機（沾軸上飼）輸褲出的懲機械氏功率P22.電動竿機的衡輸入句功率P1是電動機的規(guī)律因數(shù)，就是每相定子繞組的功率因數(shù)3.電動魄機的宿功率滴損耗P包括拍銅損林耗PCu、鐵撕損耗PFe和機競械損烤耗PMe4.電動覆機的刮效率四.功率速關系例[6繡.2猶.2賽]：某三貓相異倉步電乎動機，極對陽數(shù)p釋=怪2，定子妖繞組三院角形仍聯(lián)結膛，接覆于50劍H媽z、38糟0憶V的三索相電健源上拆工作椒，當負載肌轉矩TL=口91脫N仁·m時，測得I1L=喉30申A，P1=侍16免k列W，n罷=1斧47械0奧r/肌mi溪n，求該此電動吐機帶處此負后載運刃行時爐的s、P2、?和λ。=干87碎.5助%60f12n0

==1500

r/min==0.021500－14701500P2=T2=2πn602×3.1460×91×1470W=14kWλ=P1√3U1lI1l=0.81解：P2P1η=100%例題三相甲異步司電動交機型踩號Y1敏32逐S－6功趁率3禿kW頻私率50設Hz電廊壓38隨0勁V電捆流7.卵2禿A聯(lián)臂結Y轉蠻速96斜0r桐/m辟in功率見因數(shù)0.羨76絕緣靈等級B1.型號Y異步釋電動騾機，YR繞線汽式異邪步電罰動機憲，YB防爆激型異惹步電垃動機鋤。Y1聯(lián)32尺S－6機座吼長度所代碼遼：S—短機撈座，M—中機閉座，L—長機池座三相悠異步板電動搜機機座績中心黎高度(1畢32兇mm蟻)磁極肺數(shù)(6橋)機座盲長度浸代碼持（短驕機座宴）2.額定瀉功率PN：額定萍狀態(tài)睬下軸擠上輸桃出機墨械功踐率P23.額定朱電壓UN：額定貴狀態(tài)末下定解子繞屯組上刻的線菌電壓UL4.額定湊電流IN：額定演狀態(tài)理下定氣子繞纏組上風的線陣流IL電動受機的扭額定香電壓民和額帝定電湖流與渾定子芹三相垂繞組欄的接京法有籠關，有些乖電動考機有支星形葛和三符角形酬兩種典接法怠。例某緣瑞三相詠異步鄰電動逃機銘除牌上興表示首為：38貓0V晚/6米60眠V，?/Y文,2捕/1戚.1凈5A。三相喚異步塞電動窩機型懼號Y1再32狠S－6功嗚率3誼kW頻鼠率50次Hz電軌壓38居0旺V電畫流7.讀2若A聯(lián)帝結Y轉漠速96壤0r泊/m盈in功率體因數(shù)0.幻玉76絕緣碼等級B5.額定惠頻率fN：踩額定鑰狀態(tài)渴下，畏定子飯繞組長所加仁交流醒電壓背的頻命率6.額定隨轉速nN：萍額定筍狀態(tài)恨下，貌轉子斤的轉聚速接拾近于數(shù)同步待轉速n07.額定利轉差猛率sN：額柳定狀紅態(tài)下閣，轉青子的辟轉差側率接留近于舌零sN=0畜.0館1~視0.反098.額定襲功率源因數(shù)額定芝狀態(tài)悠下，膜定子糞每相腿繞組菜的功心率因亂數(shù)λN：co棵sφN三相焰異步癥電動意機型襪號Y1枕32叨S－6功戚率3纖kW頻皺率50穩(wěn)Hz電明壓38旺0加V電堆流7.恭2您A聯(lián)荒結Y轉獎速96琴0r逐/m膠in功率興因數(shù)0.沾76絕緣章等級B9.絕緣粉等級鵝：電動恐機的攤絕緣毒等級儲如下血表所典示三相雁異步手電動巖機型萍號Y1錦32云S－6功丑率3燈kW頻丘率50鄉(xiāng)豐Hz電次壓38磚0笨V電侮流7.昂2僻A聯(lián)惰結Y轉籌速96沖0r差/m康in功率腸因數(shù)0.她76絕緣叮等級B例[6刷.4嗓.1失]：Y1平80私M-您2型三警相異叉步電向動機迫，PN=惹22革kW，UN=3死80歲V，三淋角形脹聯(lián)結管，IN=4誘2.植2A，λN=嗽0.址89，fN=5域0H浙Z，nN=簡2查94劣0r恐/m董in。求額抵定狀稱態(tài)下脊運行工時的:腫(1體)轉差史率；(2患)定子酸繞組耍的相弦電流插；(3認)輸入揉有功旅功率痕；(4趙)效率睬。例題解：(1威)(2找)(3鍛)(4罪)固有兇特性(i頑nt亞ri燈ns茅ic疤c認ha爭ra頃ct北er屬is榜ti坑c)鄉(xiāng)豐:在額僵定電躍壓、及額定齡頻率達，轉親子電說路不外運串電界阻或杰電抗壁時的T勺=霧f張(s瞧)和n廟=喊f恒(T業(yè))人為捧特性(a坐rt朗if侵ic哄ia立l戒ch畏ar盾ac巷te洪ri方st靈ic切):在改洽變電鏡壓、紅頻率箭及轉堂子電歸路參娃數(shù)時景的T絹=頸f岔(s弱)和n耐=榆f批(T翅)n拾=抖f完(T御)T詞=淺f威(s矮)轉矩滴特性(t段or捏qu暗e糠ch皂ar雄ac脾te存ri夢st備ic頂):異步武機的T與s之間到的關秘系機械天特性(m閑ec樣ha皆ni杜ca算l靜ch搖ar體ac尊te醫(yī)ri筋st暗ic勾):異步繩機n與T之間綢的關幅系概念TNsN1TsTMsMTOsn0TnOTNnNTsTMnM轉聯(lián)機矩亂械特緞特性株性NMNMSST=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

轉矩卻特性返當回轉矩貧與轉碼差率晌之間虧的關借系：機械急特性1.額定繪狀態(tài)額定滾轉速(r仍at核ed善s巧pe語ed塊)nN接近豬于同道步轉慨速n0額定銷轉差芽率(r攜at籍ed劫s捕li奶p)注sN接近誕于零舅，sN=0岡.0豬1~爐0.慈09額定男轉矩(r側at夠ed毒t汗or渠qu見e)的計缺算公醋式：三相猾異步尖電動羽機的遙機械姜特性丙具有硬特輪性(h屈ar侍d汁ch魂ar超ac清te幅ri癥st刮ic揚)，負載憑變化旁時轉貓速變魄化不圣大。轉矩模的平健衡過狗程：電動市機在脆運行幫過程汪中若慚負載循增大停，TL>T，則堆轉子陶轉速敏降低柜，轉菌子切勸割旋陡轉磁陰場的斗速度涼增大船，轉許子電物流增麻大，龍轉子責轉矩種增大導，達稀到與樣負載巴轉矩珠的平基衡。NMNMSS一.固有仁特性T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

轉矩獸特性返欠回轉矩血與轉槽差率禿之間疏的關高系：機械查特性2.臨界甚狀態(tài)秘（最弱大轉丘矩[m恒ax留im纏um籮t冶or弦qu妨e]狀態(tài)史）臨界纖轉差貞率(c痰ri暈ti棄ca等l擱sl略ip框)sM可由傭轉矩癥公式禽對轉丹差率s求導麻數(shù)得霞到,導數(shù)=0。將sM代入貍轉矩踩公式爬就能樣求得多最大絮轉矩TM三相顧異步攪電動渾機可咽以短捉時過哈載運蠻行，過載抱時TN<演TL<TM。三相或異步判電動繩機的撥堵轉沿，TL>TM,這時不轉子奧不轉怖動，購轉子臺電流賤很大蹦，時石間一弓長，挑會燒來壞電稿機。過載恰系數(shù)KM,通常梨為2~機2.要2。SSNMNM一.固有浩特性返琴回3.起動往狀態(tài)起動建轉矩(s吃ta舍rt側in壯g裹to查rq嗎ue仆)必須大于貓負載晴轉矩肥，TS>TL起動慰轉矩張與額拳定轉顏矩的旺比值Ks一般桑為1.師6~殘2.住2起動槐電流(s膝ta革rt真in困g棟cu宏rr貓en讓t)與額基定電物流的槍比值Kc一般白為5.曲5~滋7在轉足矩公拐式中傍，當s=碰1時，鴿就能掏求得玩起動諷轉矩仔的計丑算公喚式：一.固有裕特性T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

轉矩姑與轉根差率籌之間役的關閱系：轉矩妻特性機械獅特性SSNMNM返甩回解：(1蹈)(2碌)(3旺)例題例[6乘.5罷.1債]：某三戴相異恰步電葉動機滲，額扔定功肺率PN=4周5k除W，額盜定轉船速nN=2夜9尋70捏r/康mi蹤蝶n，KM=2衰.2，KS=2屑.0。若TL=2出00矛N.桃m。試問碌能否喬帶此侮負載:律(1愁)長期泉運行芳；(2蔽)短時倚運行竿；(3苦)直接瞎起動果。由于TN<奇TL，故權不能蜘帶此貞負載算長期廚運行鬼。由于TM>TL，故努可以賓帶負魚載短強時運溜行。由于TS>TL，故勒可以春帶負熱載直屋接起禿動。1.降低徐定子惰電壓U1時的致人為撓特性轉矩井特性機械洗特性由最棉大轉頂矩的遼計算然公式利和起個動轉綱矩的胃計算種公式雹，降搶低定叔子電投壓U1時，熄三相次異步嗚電動抹機的圓最大機轉矩TM和起減動轉商矩TS都要慢減小練。二.人為妹特性2.增加手轉子支電阻R2時的金人為崇特性機械送特性轉子削電阻R2增加漲時，按最大抹轉矩TM不變轉子技電阻R2增加疫時，匆臨界sM增大轉子恭電阻R2增加議時，麗起動振轉矩TS隨之磨變化豎。轉矩蓋特性二.人為臣特性異步盡機的賴起動吩特性巴：起動驅電流肌大:IS=胸KCIN=（5～7）IN起動本轉矩需小:作TS=羊KSTN=（1.哄6～2.印2）TN影響晉：頻繁態(tài)起動茄時造褲成熱山量積已累,易使臨電動浴機過瘦熱。大電素流使幟電網寬電壓院降低環(huán)，影尤響其椅它負晶載工腰作。良好鑄的起辦動(s授ta攤rt反io湖n)性能:起動沾電流族小起動州轉矩緊大1.直接群起動護（全炸壓起趁動）(a遼)小容銹量的裕電動屬機（龍二三抄十千集瓦以其下）呢；(b酷)電源屠容量瓜足夠介大時繳。2.減壓泳起動(a預)室Y兔-減壓起動快：適用商于：苗正常休運行陶為△聯(lián)滴結的電貍動機晚。起動時運行時UVWUNI1LYUVWUNI1L△鼠籠因式異引步電扎機的金起動設：智定子幫每相園阻抗色為Z，▲Y接起沸動的靠起動站轉矩駱：▲Y接起壇動的叛起動捐電流做：Y起動△起動Y起動與△全壓起動時起動電流和起動轉矩比較UVWUNI1LYUVWUNI1L△：電折源電撓壓2.減壓攤起動定子閥線電楊壓比定子攝相電評壓比起動捐電流骨比起動舊轉矩暑比電源錘電流補比Y形起考動與Δ形起猾動時筍起動斷電流打和起許動轉忙矩比起較定子俱相電裳流比=

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1UNUNU1LYU1LΔ=

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U1PYU1PΔU1PΔU1PY/313=

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I1PYI1PΔU1PΔU1PY13=

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ISYISΔI1PΔI1PY133=

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IYIΔISΔISY13=(

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U1PYU1PΔTSYTSΔ2132.減壓才起動▲Y-居減壓起動圓的特間點：(1醫(yī))電源銀電壓誕不變蛙，定餐子繞脾組接冊法改磚變；(2芽)降壓太比為殼。TsY＞TL，適用于輕載或空載起動否則不能采用此法。▲

Y-

減壓起動的使用條件：2.減壓緒起動(b帆)自耦氧變壓欄器減壓起動降壓裁比KA=UUN定子衫線電范壓比定子猴相電腦壓比M3~UUN定子殲相電襖流比起動敗電流號比電源餅電流丘比起動逼轉矩諷比=

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KAUUNU1LaU1Lb=

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KAU1LaU1LbU1PaU1Pb=

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KAU1PaU1PbI1PaI1Pb==

KAI1PaI1PbISaISb==

KAKAISaISbIaIb2=(

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KAU1PaU1PbTSaTSb222.減壓款起動1)解:例[6像.6獨.1促]：一臺Y2耍25壇M-社4型的韻三相擱異步扛電動緒機，松定子下繞組△型聯(lián)帝結，陜其額改定數(shù)纖據(jù)為廁：PN=4中5k堂W,微nN=1鮮48控0r芹/m性in，UN=3逆80紋V，N=9蘇2.團3%，co沫sN=0條.8商8，KC=椒7.斃0,釘Ks=諸1.它9，KM=糾2.烈2求：1)額定拴電流IN?壞2)額定閥轉差警率sN?3)額定絹轉矩TN、最大狂轉矩TM和起錢動轉董矩TS。例題2）由nN=1聲48偉0r肆/m識in，可晝知p=同2（四右極電橫動機咬）3）例題解：例[6少.6欺.2為]：在上遠例中(1)如果喉負載脹轉矩脂為51敲0.股2N腦?m,試問焦在U=勢UN和U據(jù)′=初0.倘9UN兩種蠅情況斯下電術動機刻能否旦起動撇？（迎2）起采用Y-換接夫起動欠時，軟求起索動電菠流和夸起動嶄轉矩坊。趣（3）某當負卡載轉盤矩為麥