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(nèi)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小（對稀土永磁來說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(jù)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(chǎn)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(chǎn)生的電動勢，稱為直軸內(nèi)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(shù)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)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(shù)（圖6一9b）或容性功率因數(shù)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(shù)、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(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)，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(shù)。

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(shù)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(shù)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。