三相永磁同步電機(jī)之交、直軸電樞反應(yīng)電抗

對(duì)一臺(tái)內(nèi)置式水磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)直軸電流N增大到I，時(shí)，其直軸電樞反應(yīng)電抗x “從330 。增至3500；而當(dāng)交軸電流從0 . oosIN增大到I 、時(shí)，交軸電樞反應(yīng)電坑凡，從124 . 4 。降至897 。 。可見，乏在計(jì)算水磁同步電動(dòng)機(jī)的交、直軸電抗時(shí)，可不考慮X “的非線性，但必須考慮交軸磁路的飽和對(duì)X，的影響從電動(dòng)機(jī)相量圖出發(fā)，可得電動(dòng)機(jī)直軸內(nèi)電動(dòng)勢(shì)圖（V）式中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于去磁狀時(shí)取“一”號(hào)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于增磁狀態(tài)時(shí)取“ + ”號(hào)。由此可得直軸電樞反應(yīng)電抗。

5 . 3交、直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)折算系數(shù)

交、直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)折算系數(shù)K和K “反映了電動(dòng)機(jī)磁路結(jié)構(gòu)對(duì)電動(dòng)機(jī)電樞反應(yīng)電抗弋，和X “的影響。轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)不同，電動(dòng)機(jī)的交、直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)折算系數(shù)也各有差別根據(jù)定義可知、犬“ J＝尺日／犬，尺一天，/ Kf 。 K，可由式（6一28）確定，K，和KJ為電動(dòng)機(jī)交、直軸電樞反應(yīng)磁密的波形系數(shù)。對(duì)近似于隱極電動(dòng)機(jī)性能的表面凸出式稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)，K過＝K 。＝1，因而其直、交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)折算系數(shù)為。而表面插入式和內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)，則K 、和K，與電動(dòng)機(jī)的極弧系數(shù)、永磁體尺寸和電動(dòng)機(jī)氣隙長(zhǎng)度等許多因素有關(guān)，較難用解析法準(zhǔn)確計(jì)算，一般需用電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算求出氣隙磁場(chǎng)分布．然后用諧波分析確定其基波后得出，或直接采用經(jīng)驗(yàn)值。

6異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程

異步起動(dòng)水磁同步電動(dòng)機(jī)與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，在起動(dòng)過程中也要求具有一定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、起動(dòng)電流倍數(shù)和最小轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。此外，還要求電動(dòng)機(jī)具有足夠的牽入同步能力。永磁同步電動(dòng)機(jī)由于在轉(zhuǎn)子上安放了水磁體，使得其起動(dòng)過程比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)更為復(fù)雜；在起動(dòng)過程中既有平均轉(zhuǎn)矩，又有脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且這些轉(zhuǎn)矩的幅值均隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而變化。下面對(duì)異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

6.1起動(dòng)過程中的電磁轉(zhuǎn)矩

為便于分析，假設(shè)整個(gè)起動(dòng)過程非常緩慢，電動(dòng)機(jī)在不同異步轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。從描述異步起動(dòng)水磁同步電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)行為的復(fù)數(shù)形式微分方程出發(fā)，經(jīng)過一系列復(fù)雜的運(yùn)算和整理后，可得到如下的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。

6 .1.1起動(dòng)過程中的平均轉(zhuǎn)矩

為清晰起見，先不考慮水磁體的作用，就可把三相水磁同步電動(dòng)機(jī)看成一臺(tái)轉(zhuǎn)子磁路不對(duì)稱的二相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。在起動(dòng)過程中，當(dāng)定子繞組饋以頻率為f的三相對(duì)稱交流電流時(shí)，在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)。設(shè)起動(dòng)某一瞬間電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子以n一（1一、）n的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則在轉(zhuǎn)子起動(dòng)繞組中感應(yīng)出頻率為sf的交流電流。由于轉(zhuǎn)子磁路的不對(duì)稱，Xd護(hù)X 。，轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可分解成正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速分別為和一仇上，相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速分別為和1。轉(zhuǎn)子的正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速都是滬，（相對(duì)于定子），彼此相對(duì)靜止，相互作用產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)機(jī)那樣的異步轉(zhuǎn)矩7轉(zhuǎn)子的反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子繞組中感應(yīng)出頻率為（1一2 , ) j的電流I 。，I＊所產(chǎn)生的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速也是（l一2 , ) " 1，與轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也是彼此相對(duì)靜止，兩者相互作用產(chǎn)生另一異步轉(zhuǎn)矩，稱為磁阻負(fù)序分量轉(zhuǎn)矩認(rèn)這相當(dāng)于又一臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，但轉(zhuǎn)子是初級(jí)繞組，定子是次級(jí)繞組。當(dāng)。一街／2，即，一05時(shí)，( l一2 , ) f ?。，相當(dāng)于這臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速，在次級(jí)繞組（定子）中無感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)矩為零。當(dāng)。＞, / 2，即，＜。．5時(shí)，( l一25 ) n，為正值，這意味著這一對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與，，相同，作為次級(jí)繞組的定子受到沿，方向的異步轉(zhuǎn)矩；但定子不動(dòng)，故轉(zhuǎn)子受到一個(gè)與兩方向相反的轉(zhuǎn)矩，即制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，孔＜。當(dāng)n＜。／2，即‘＞。5時(shí)，則相反，轉(zhuǎn)子受到一個(gè)與”方向相同的轉(zhuǎn)矩，7 ' t > 0o

下面再分析轉(zhuǎn)子中水磁體的作用。轉(zhuǎn)子永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)以n一（l一s ) n旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中感應(yīng)出頻率為（l一，) f的電流I ，這相當(dāng)于一臺(tái)轉(zhuǎn)速為n，定子繞組通過電網(wǎng)短路的同步發(fā)電機(jī)，對(duì)轉(zhuǎn)子作用的是發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T ,因此，永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的總平均轉(zhuǎn)矩Ta由孔,和了三個(gè)平均轉(zhuǎn)矩分量構(gòu)成，即。