稀土永磁同步電機之磁同步電動機的起動過程與起動性能計算

    所謂起動就是電機的轉子從靜止到牽人同步的整個過程。異步起動永磁同步電動機是靠定子旋轉磁場與轉子導條相互作用產生的異步轉矩起動的，由于轉子上存在永磁體，以及轉子交直軸磁路的不對稱，使其起動過程遠比三相感應電動機復雜。

一、起動過程中的磁場

在起動過程中，定子三相繞組通以頻率為f的對稱三相交流電流，產生以同步速n：旋轉的旋轉磁場，在起動過程中的任一轉差率：下，轉子的轉速為（1一、）n :，定子旋轉磁場與轉子導條存在相對運動，在轉子導條內產生頻率為sJ的電流，由于轉子磁路不對稱，轉子電流產生的磁場可分解為兩個旋轉磁場，它們相對于轉子的轉向相反，轉速相同，都是: ,相對于定子的轉速分別為n：和（1一2s ) nl，分別在定子繞組中產生頻率為f和（1一2s ) f的電流，定子繞組中（1一2s）了頻率的電流產生的磁場在轉子中產生頻率為sf的電流。除了定子旋轉磁場外，轉子上還有永磁體產生的磁場，永磁體相對于定子繞組的轉速為( 1一，) n :，在定子繞組中產生頻率為（1一‘ ) f的電流，該電流產生以速度（1一、）nl旋轉的正向旋轉磁場，與轉子的轉速相同，不在轉子中感生電流?？梢钥闯?，起動過程中定轉子磁場都包括三種不同轉速的磁場，分別為nl 、（1一，) nl和( 1一25 ) nl，見表8一2 。

二、起動過程中的轉矩分析

根據(jù)電機理論，當定子磁場和轉子磁場相對靜止且極數(shù)相同時，它們相互作用產生恒定轉矩；當兩個磁場之間有相對運動時，產生脈動轉矩。

1．平均轉矩

定子和轉子中都有轉速為nl的旋轉磁場，它們相互作用，產生恒定轉矩，就是所謂的異步轉矩Ta 。定子和轉子中都有轉速為（1一2s ) nl的旋轉磁場，它們相互作用，產生恒定轉矩幾，相當于一臺感應電動機，轉子為初級繞組，定子為次級繞組。當n＜。．5 nl時，'＞。．5 ,( 1一2s ) nl < O，幾方向與轉子的轉向相反，但定子是靜止的，相當于作用在轉子上一個正向的轉矩，起驅動作用；當轉速為刀一0 . 5nl時，，一0 . 5 , ( 1一2s ) n1一O，不產生轉矩；當n> o . sn，時，s＜。．5 , ( 1一2s ) nl > O , Tb方向與轉子的轉向相同，相當于作用在轉子上一個反向的轉矩，起制動作用。

定子和轉子中都有轉速為（l一s ) n1的旋轉磁場，它們相互作用，產生恒定轉矩，這個轉矩稱為發(fā)電制動轉矩爪，是永磁體相對于定子繞組運動產生的，這時電機相當于一臺同步發(fā)電機，所產生的轉矩作用在定子上，與轉子的轉向相同，但定子靜止，故作用在轉子上一個反向轉矩，起制動作用。永磁同步電動機起動過程中的總平均轉矩Ta，為上述三項轉矩的和。圖8一24為永磁同步電動機的平均轉矩與轉差率的關系曲線?？梢钥闯?，永磁圖8一24永磁同步電動機的平均凹，一次在低速處，一次在稍高于半同步速處。

2．脈動轉矩

永磁同步電動機起動過程中，除了平均轉矩外，還有脈動轉矩。定（轉）子中轉速為nl的磁場與轉（定）子中轉速為（l一s ) n：的磁場相互作用，定（轉）子中轉速為（1一2s ) nl的磁場與轉（定）子中轉速為（1一s ) nl的磁場相互作用，都產生頻率sf的脈動轉矩；定（轉）子中轉速為n：的磁場與轉（定）子中轉速為（l一2s ) nl的磁場相互作用，產生頻率Zsf的脈動轉矩。

三、起動過程中平均轉矩的計算

計算起動性能時，將Ta和瓦合并為一項，用Tc表示，采用三相感應電動機的轉矩計算公式，即。

四、起動過程仿真

采用dqo坐標系，設轉子逆時針方向旋轉，取永磁體基波磁場軸線方向為d軸，而q軸順著旋轉方向超前d軸90 。，轉子參考坐標系的旋轉速度即為轉子速度，則電壓方程為。