永磁同步電動機之關(guān)于環(huán)境溫度的影響

對6臺上述的永磁同步電動機進行了溫升試驗，穩(wěn)態(tài)后的溫升范圍為35 . 1一42 . SK 。本節(jié)在考慮環(huán)境溫度的影響時，假設(shè)平均溫升為40K 。分析起動性能時，計算用溫度為環(huán)境溫度，分析穩(wěn)態(tài)性能時，計算用溫度為環(huán)境溫度加平均溫升，據(jù)此分析了環(huán)境溫度變化對起動性能和穩(wěn)態(tài)性能的影響。

1. 溫度變化對永磁同步電動機參數(shù)的影響

2．溫度變化對起動性能的影響

如前所述，起動過程中的平均轉(zhuǎn)矩包括異步轉(zhuǎn)矩和發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩。溫度變化時，異步轉(zhuǎn)矩的變化是由于定轉(zhuǎn)子電阻的變化引起的，而發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩的變化是由定子電阻和反電動勢的變化引起的。

( 1）對起動轉(zhuǎn)矩的影響。從式（8一66）可知，異步轉(zhuǎn)矩隨溫度的變化趨勢取決于定轉(zhuǎn)子電阻的變化。當(dāng)轉(zhuǎn)差率較小時，R飛／s很大，在分母中起主導(dǎo)作用，所以總的效果是：隨著環(huán)境溫度的升高，R ' 2 / ‘增大，異步轉(zhuǎn)矩減?。划?dāng)轉(zhuǎn)差率較大時，R飛／，很小，電抗在分母中起主導(dǎo)作用，而電抗不隨環(huán)境溫度變化，分母基本不變，所以異步轉(zhuǎn)矩隨環(huán)境溫度的升高而增大。

( 2）對最大轉(zhuǎn)矩的影響。以轉(zhuǎn)差率為自變量可以求得異步轉(zhuǎn)矩的最大值。

( 3）對發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩的影響

( 4）對起動電流的影響。隨著溫度的升高，繞組電阻增大，起動電流減小。圖8一51 ( a）、（b）、（c）分別為不同環(huán)境溫度下，永磁同步電動機起動過程中異步轉(zhuǎn)矩、發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩和合成轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率的變化曲線，圖8一51 ( d）為起動電流隨溫度的變化曲線。計算時環(huán)境溫度從一20一50 ℃共取八個值，間隔為10 ℃ ?？梢钥闯?，起動轉(zhuǎn)矩隨著溫度的升高而增大（八條曲線從下向上依次是ABCDEFGH )，但異步轉(zhuǎn)矩的最大值卻隨著溫度的升高而減?。ㄇ€從下向上依次為HGFELx二BA )，發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩隨溫度的升高而減小，溫度的變化對發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩的影響在最小值處表現(xiàn)的最為明顯（曲線從下向上依次是ABCDEFGH )，起動電流隨溫度的升高而減小。隨著溫度的降低，在發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩的最小值點，異步轉(zhuǎn)矩減小，發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩增大，因此永磁同步電動機的最小轉(zhuǎn)矩減小較多。如果設(shè)計不合理，將導(dǎo)致低溫時電機的最小轉(zhuǎn)矩過小而無法帶額定負載起動。

( 5）對最大去磁工作點的影響。

3．溫度的變化對穩(wěn)態(tài)性能的影響

( 1）對空載性能的影響。由永磁同步電動機交、直軸電流的表達式可知，隨著溫度升高，空載反電動勢減小，直軸電流減小，并可能從超前于電壓變?yōu)闇笥陔妷海惠S電流則可近似認為是一個較小的常數(shù)。因此，空載功率因數(shù)角的變化曲線為V形，空載功率因數(shù)就以反V形曲線變化。圖8一54和圖8一55為空載電流、空載功率因數(shù)隨溫度變化的曲線。由于E0往往設(shè)計得與外加電壓接近，因此空載電流和功率因數(shù)隨溫度的變化非常敏感，這是永磁同步電動機有別于感應(yīng)電動機的一個特點。

( 2）對負載性能的影響。隨著溫度升高，空載反電動勢減小，功角增大，根據(jù)交直軸電流的表達式可知，直軸電流減小，而交軸電流增大，交軸電流的幅值大于直軸電流，因此定子電流的變化趨勢與交軸電流一致，即隨著溫度升高而增大。銅耗和雜散損耗增加，而鐵耗隨著溫度的升高而降低，總損耗和效率都要發(fā)生變化。同

時，永磁體剩磁隨環(huán)境溫度的升高而減小，使得E0減小，功率因數(shù)降低。圖8一56為額定電流隨溫度變化的曲線，圖8一57為效率和功率因數(shù)隨著溫度變化的曲線。

( 3）對失步轉(zhuǎn)矩的影響。從永磁同步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩表達式可知，失步轉(zhuǎn)矩隨空載反電動勢增大而增大，即溫度升高，失步轉(zhuǎn)矩減小，過載能力下降。圖8一58為失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)隨溫度的變化曲線。

4．結(jié)論

1）隨著溫度升高，起動轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩都增大，起動電流減小，對起動有利，但在低溫時可能會因最小轉(zhuǎn)矩過小而導(dǎo)致無法帶載起動。

2）隨著溫度升高，最大去磁工作點對應(yīng)的電流和磁密都減小，若設(shè)計不當(dāng)，可能會造成不可逆去磁。

3）空載電流和空載功率因數(shù)對溫度變化非常敏感，而額定效率和額定功率因數(shù)受溫度影響較小，但失步轉(zhuǎn)矩隨溫度的升高下降較快，過載能力下降。