同步電機之永磁同步電動機的穩(wěn)態(tài)性能

3 .1穩(wěn)態(tài)運行和相皿圖

正弦波永磁同步電動機（以下簡稱永磁同步電動機）與電勵磁凸極同步電動機有著相似的內部電磁關系，故可采用雙反應理論來研究。需要指出的是，由于永磁同步電動機轉子直軸磁路中永磁體的磁導率很?。▽ο⊥劣来艁碚f其相對回復磁導率約為1 )，使得電動機直軸電樞反應電感一般小于交軸電樞反應電感，分析時應注意其異于電勵磁凸極同步電動機的這一特氛。

電動機穩(wěn)定運行于同步轉速時，根據雙反應理論可寫出永磁同步電動機的電壓方程。

    由電壓方程可畫出永磁同步電動機于不同情況下穩(wěn)定運行時的幾種典型相量圖，如圖6一9所示。圖中，E，為氣隙合成基波磁場所產生的電動勢，稱為氣隙合成電動勢（v ) ; E ‘為氣隙合成基波磁場直軸分量所產生的電動勢，稱為直軸內電動勢（v )；夕為亡超前藝。的角度，即功率角，也稱轉矩角；勢為電壓亡超前定子相電流I，的角度，即功率因數角。圖69a 、 b和C中的電流I 、均超前于空載反電動勢E，直軸電樞反應均為去磁性質，導致電動機直軸內電動勢E己小于空載反電動勢E。圖69e中電流1滯后于五。，此時直軸電樞反應為增磁性質，導致直軸內電動勢Ed大于E。圖69d所示是直軸增，去磁臨界狀態(tài)（了1與窟。同相）下的

相量圖，由此可列出如下電壓方程：。從而可以求得直軸增、去磁臨界狀態(tài)時的空載反電動勢。

式（6一6）可用于判斷所設計的電動機是運行于增磁狀態(tài)還是運行于去磁狀態(tài)。實際E 。值由永磁體產生的空載氣隙磁通算出，比較E 。與刃。如E 。大于刃。，電動機將運行于去磁工作狀態(tài)，反之將運行于增磁工作狀態(tài)從圖6一9還可看出，要使電動機運行于單位功率因數（圖6一9b）或容性功率因數狀態(tài)（圖69a )，只有設計在去磁狀態(tài)時才能達到．

3.2穩(wěn)態(tài)運行性能分析計算

永磁同步電動機的穩(wěn)態(tài)運行性能包括效率、功率因數、輸入功率和電樞電流等與輸出功率之間的關系以及失步轉矩倍數等。電動機的這些穩(wěn)態(tài)性能均可從其基本電磁關系或從相量圖推導而得。

3.2.1電磁轉矩和矩角特性

從圖69可得出如下關系：（6-16）第1項由永磁氣隙磁場與定子電樞反應磁場相互作用產生的基本電磁轉矩，又稱水磁轉矩；曲線2為式（6-16）中第2項，即由于電動機d 、 q軸磁路不對稱而產生的磁阻轉矩；曲線3為曲線1和曲線2的合成。由于永磁同步電動機直軸同步電抗X己一般小于交軸同步電抗X 。，磁阻轉矩為一負正弦函數，因而矩角特性曲線上轉矩最大值聽對應的轉矩角大于9少，而不象電勵磁同步電動機那樣小于90 "，這是水磁同步電動機一個值得注意的特點。圖6-10b為某臺永磁同步電動機的實測〔輸出轉矩／額定轉矩）一轉矩角曲線（爪／T 、夕曲線），從中可看出，輸出額定轉矩時，電動機的轉矩角約為58 。，而輸出最大轉矩時電動機的轉矩角約為110。

矩角待睦（圖6一10）上的轉矩最大值叭陰，被稱為永磁同步電動機的失步轉矩，如果負載轉矩超過此值，則電動機將不再能保持同步轉速。最大轉矩與電動機額定轉矩丁，的比值、稱為永磁同步電動機的失步轉矩倍數。

3.2.2工作特性曲線

計算出電動機的E、X己、 X，和R，等參數后，給定一系列不同的轉矩角夕，便可求出相應的輸入功率、定子相電流和功率因數等，然后求出電動機此時的損耗，便可得到電動機的輸出功率尸，和效率1一刀，從而得到電動機穩(wěn)態(tài)運行性能（等）與輸出功率P：之間的關系曲線，即電動機的工作特性曲線。圖6一n為按以上步驟求出的某臺永磁同步電動機的工作特性曲線。