永磁同步電機(jī)之牽人同步過程

    有些電動機(jī)，如某些化纖機(jī)械用的永磁同步電動機(jī)，其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩并不是很大，但負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量卻相當(dāng)大，這就要求電動機(jī)在帶有規(guī)定轉(zhuǎn)動慣量的負(fù)載時(shí)具有足夠的牽人同步能力。因此，弄清牽入同步的機(jī)理和準(zhǔn)確計(jì)算電動機(jī)牽入同步能力對這類電動機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行極為重要。樂31牽入同步機(jī)理由式（6 58 )，可以把異步起動永磁同步電動機(jī)的機(jī)械運(yùn)動方程表示為。

    牽入同步過程中轉(zhuǎn)子能量的增加應(yīng)等千該過程中轉(zhuǎn)矩所作的功。若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大，電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線與電磁轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速離同步轉(zhuǎn)速較遠(yuǎn)，即牽入同步過程開始時(shí)的轉(zhuǎn)差率比較大，意味著需要更多的能量以加速該負(fù)載到同步轉(zhuǎn)速。同樣，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量越大，從式（6一60）可知，電動機(jī)所需的電磁轉(zhuǎn)矩越大，相應(yīng)地牽入同步所需的能量也越大，電動機(jī)越難牽入同步．

因此，電動機(jī)能否達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，既與電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、牽入同步時(shí)的脈動轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)（包括電動機(jī)和負(fù)載）的轉(zhuǎn)動慣量有關(guān)，也與電動機(jī)平均轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性曲線（見圖6-28）在接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)的陡度有關(guān)電動機(jī)從接近同步轉(zhuǎn)速開始到牽入同步過程中，如果電磁轉(zhuǎn)矩足夠大，則使電動機(jī)升速到超過同步轉(zhuǎn)速，然后又減速，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速圍繞同步轉(zhuǎn)速振蕩。由于穩(wěn)態(tài)同步轉(zhuǎn)矩的作用，使振蕩衰減，轉(zhuǎn)子逐漸牽入同步。這反映在轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速軌跡上（見圖6-29d）為一系列順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的近似橢圓的曲線，電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率在接近零的最小值和最大值之間變動。牽入同步的最后過程還可用圖6一30所示的永磁同步電動機(jī)矩角特性曲線來分析。開始時(shí)電動機(jī)工作子電磁轉(zhuǎn)矩曲線與負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)A ’點(diǎn)，對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角為夕l 。刀點(diǎn)為非穩(wěn)定工作點(diǎn)，如果有一個(gè)減少。角的擾動，便會導(dǎo)致電動機(jī)加速，最后穩(wěn)定運(yùn)行于穩(wěn)態(tài)工點(diǎn)，如圖中虛線所示。圖6一30中的川點(diǎn)和A點(diǎn)也對應(yīng)于圖6一29d中的刀點(diǎn)和A點(diǎn)。如果有一個(gè)增加6角的擾動，由于孔。＜T，導(dǎo)致電動機(jī)減速，進(jìn)入下一個(gè)近似橢圓形轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軌跡運(yùn)行

為進(jìn)一步分析牽入同步能力，畫出牽入同步過程的轉(zhuǎn)差率一轉(zhuǎn)矩角曲線，如圖6-31所示（圖中標(biāo)注的各點(diǎn)均對應(yīng)于圖6-29d中的相應(yīng)點(diǎn)）。從圖中可以看出，轉(zhuǎn)差率以2二電弧度為極差很有規(guī)律地變化而從B點(diǎn)到刃點(diǎn)表示同步前的最后一個(gè)極差軟跡。為便于得出簡明的關(guān)系，將同步前的最后個(gè)極差內(nèi)轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)矩角間的復(fù)雜關(guān)系近似用按正弦變化的虛線來代替，其表達(dá)式為。式中。為牽入同步前最后一個(gè)極差內(nèi)的轉(zhuǎn)差率最大值。分析臨界同步過程中最后一個(gè)極差內(nèi)的轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)矩角曲線可知，在C點(diǎn)和川點(diǎn)處電動機(jī)的加速度均為零，即此時(shí)式（6-6 ( J）等式兩端均為零，C點(diǎn)處的轉(zhuǎn)差率最大，而A點(diǎn)處的轉(zhuǎn)差率為零。式中△為C點(diǎn)處的機(jī)械角速度與同步機(jī)械角速度間的差值。J2 / 2標(biāo)志著電動機(jī)加速至同步轉(zhuǎn)速所需的視在動能此能量由電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩之差提供，即由左邊關(guān)于從c點(diǎn)到刃點(diǎn)的積分值所得的能量來提供。設(shè)合成轉(zhuǎn)矩提供的視在動能為乃．則從式（6-62）即可求出電動機(jī)能夠牽入同步的最大轉(zhuǎn)動慣量。