永磁同步電機之牽人同步過程

    有些電動機，如某些化纖機械用的永磁同步電動機，其穩(wěn)態(tài)運行時的負載轉(zhuǎn)矩并不是很大，但負載的轉(zhuǎn)動慣量卻相當大，這就要求電動機在帶有規(guī)定轉(zhuǎn)動慣量的負載時具有足夠的牽人同步能力。因此，弄清牽入同步的機理和準確計算電動機牽入同步能力對這類電動機的設計與運行極為重要。樂31牽入同步機理由式（6 58 )，可以把異步起動永磁同步電動機的機械運動方程表示為。

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

因此，電動機能否達到同步轉(zhuǎn)速，既與電動機的負載轉(zhuǎn)矩、牽入同步時的脈動轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)（包括電動機和負載）的轉(zhuǎn)動慣量有關(guān)，也與電動機平均轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性曲線（見圖6-28）在接近同步轉(zhuǎn)速時的陡度有關(guān)電動機從接近同步轉(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）為一系列順時針方向旋轉(zhuǎn)的近似橢圓的曲線，電動機的轉(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矩角特性曲線來分析。開始時電動機工作子電磁轉(zhuǎn)矩曲線與負載轉(zhuǎn)矩曲線的交點A ’點，對應的轉(zhuǎn)矩角為夕l 。刀點為非穩(wěn)定工作點，如果有一個減少。角的擾動，便會導致電動機加速，最后穩(wěn)定運行于穩(wěn)態(tài)工點，如圖中虛線所示。圖6一30中的川點和A點也對應于圖6一29d中的刀點和A點。如果有一個增加6角的擾動，由于孔。＜T，導致電動機減速，進入下一個近似橢圓形轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軌跡運行

為進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（圖中標注的各點均對應于圖6-29d中的相應點）。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點到刃點表示同步前的最后一個極差軟跡。為便于得出簡明的關(guān)系，將同步前的最后個極差內(nèi)轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)矩角間的復雜關(guān)系近似用按正弦變化的虛線來代替，其表達式為。式中。為牽入同步前最后一個極差內(nèi)的轉(zhuǎn)差率最大值。分析臨界同步過程中最后一個極差內(nèi)的轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)矩角曲線可知，在C點和川點處電動機的加速度均為零，即此時式（6-6 ( J）等式兩端均為零，C點處的轉(zhuǎn)差率最大，而A點處的轉(zhuǎn)差率為零。式中△為C點處的機械角速度與同步機械角速度間的差值。J2 / 2標志著電動機加速至同步轉(zhuǎn)速所需的視在動能此能量由電動機電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩之差提供，即由左邊關(guān)于從c點到刃點的積分值所得的能量來提供。設合成轉(zhuǎn)矩提供的視在動能為乃．則從式（6-62）即可求出電動機能夠牽入同步的最大轉(zhuǎn)動慣量。