同步電機之永磁同步電機功率角的測量

    同步電機的功率角是電機的端電壓口和勵磁電動勢藝。之間的相角差。我們知道，當電機穩(wěn)定運行時，其端電壓信號可以直接取得，但勵磁電動勢信號不能直接取得，只能通過間接的方法取得一個與玄。頻率相同、相差固定的周期信號來替代玄。以與端電壓進行相位比較。傳統(tǒng)的間接方法是：在被試電機的電樞槽口埋置節(jié)距與電機原有線圈相同的幾匝細導線作為測量線圈，或在被試電機的軸上裝一臺與被試電機極數相同的小型同步電機或旋轉變壓器，以取得比較信號但埋置測量線圈很不方便，在轉子軸上裝小型同步電機或旋轉變壓器要求被試電機有兩個軸伸端，這往往難以做到。要提高功率角測試精度和方便使用，現(xiàn)在較多采取用位置傳感器來檢測轉子位置信號以與端電壓進行相位比較的辦法。直接測轉子位置法的基本原理是在被試永磁同步電機的軸上裝一投射式或反射式的光電圓盤，盤上均勻分布的孔或黑白相間的標記塊數與被試同步電機的極對數戶相同。當圓盤隨電機旋轉一圈時，光電傳感器接受到p次轉子位置信號，產生p個低電壓脈沖。當電機同步運行時，該轉子位置信號的頻率等于電樞端電壓頻率，其相位能反映勵磁電動勢的相位。該同步脈沖信號經整形放大，移相后與被試電機電樞端電壓進行相位比較得到相位差。設當電機空載運行時，相差為口1 〔近似認為此時的功率角夕一0 )，當負載運行時，該相差為久，則氏一夕l就是被試永磁同步電機負載時的功率角值。這種方法的原理框圖如圖11名所示．由于在光電盤上均勻涂黑白相間的標記較困難，而且當被試永磁同步電機極數不同時標記盤不能互相通用。為簡便起見，也可以在被試電機傳動軸上包一圈黑色膠布，其上涂一個白色標記，將反射式光電傳感器的光源發(fā)出的光聚焦于這圈膠布的表面上這樣電機每轉一轉，光電傳感器中光敏三極管因接收到一次反射光而導通一次，產生一個電脈沖信號，經放大整形后得到比較信號El 。自被試電機電樞繞組端引出其任意兩相端電壓，由電壓互感器PT降為低電壓，送至電壓比較器，形成代表電壓相位的矩形脈沖信號u . ul經p分頻后，經相位比較器比較得到其與El信號的相位差。

    以上測量功率角方法的不足之處在于：要對兩次測量值求差以得到功率角。為避免兩個量相減而降低精度，

在測量負載的相位差夕：時，把亡：信號反向．此時測得的相位差為刃一1800一久，功率角a一180a一（01＋酣），這就把兩個量由相減轉化為相加。其相量示意圖如圖11 ? 4所示。另一種改進的方法不用對電壓矩形波信號分頻，而用微型計算機同時記錄信號波形，分別通過輸入接口，記錄空載電壓和轉子位置信號波形u、E 。以及負載時電壓和轉子位置矩形波信號u 、 E，然后把兩次記錄的波形相對移動，直到兩個電壓矩形波信號的波形完全重合，這時兩個轉子位置信號的相位差就是功率角；或移動波形到兩個轉子位置信號波形重合，這時兩個電壓信號的相差就是功率角。圖11一5是后者情況的原理波形圖。

需要指出的是，永磁同步電動機實際空載運行時，功率角不為零，尤其是對于小型電機，由于空載運行時的空載損耗（包括定子銅損耗、鐵損耗、機械損耗、雜散損耗）相對比較大，如認為空載時功率角為零就會引起功率角測量的較大誤差，這時可以使直流電機運行于電動機狀態(tài)，轉向與被試電機轉向一致，用直流電動機提供被試電機的全部轉軸損耗（包括鐵耗、機械耗、雜散耗等）。判斷的方法是，被試電機輸入功率等于定子銅耗即P一八，且電壓電流同相位。這時測得的夕才對應于功率角為零時的情況。