【正文】 ??????I?? I＝－I MdMI??UaMRI?qqM XIj?0?EddM XIj ?M?M?M0?qMI?qMaMQ XIjRIUE ???? ???注：在分析電樞反應(yīng)的性質(zhì)時 , 要注意是采用哪種慣例。 若采用發(fā)電機慣例： 電樞電流 I滯后于激磁電動勢 E0時，直軸電樞反應(yīng)是去磁的；電樞電流 I超前于激磁電動勢 E0時，直軸電樞反應(yīng)是助磁的。 若采用電動機慣例：（電樞電流的正方向已發(fā)生變化 ） 電樞電流 IM滯后于激磁電動勢 E0時，直軸電樞反應(yīng)是助磁的；電樞電流 IM超前于激磁電動勢 E0時，直軸電樞反應(yīng)是去磁的。 二、 同步電動機的功角特性，功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 按發(fā)電機慣例導(dǎo)出的功角特性直接用于電動機，因為功角為負(fù)，電磁功率 Pe也是負(fù)，用起來不方便。如采用電動機慣例， 把 空載電動勢 滯后 端電壓 的功率角規(guī)定為正，用 ?M表示，即 MdqMde ＝ δXXUmδX UEmP 2s i n112s i n20 ?????? ??這時 電磁功率為正，表示從電能轉(zhuǎn)換為機械能 。 將上式除以同步角速度 Ωs，便得電動機的 電磁轉(zhuǎn)矩 Mdqssd XXmUXUEmT ???? 2s i n112s i n2M0e??????????＝同步電動機的 電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動性質(zhì) 的。 電動機正常工作時，同步電動機從電網(wǎng)輸入的電功率 P1， 除小部分消耗于定子銅耗 pCua外，大部分通過定、轉(zhuǎn)子磁場的相互作用傳遞到轉(zhuǎn)子，傳遞到轉(zhuǎn)子的功率就是電磁功率 Pe，故有 P1 = pcua+Pe 從電磁功率 Pe中扣除定子鐵耗 pFe和機械損耗 pΩ后，可得軸上輸出的機械功率 P2，即 Pe=pFe+pΩ+P2 除以同步角速度 Ωs，可得轉(zhuǎn)矩方程 Te=T0+T2 式中 : seePT??Te為電動機的電磁轉(zhuǎn)矩 sFe ppT????0T0為空載轉(zhuǎn)矩 sPT?22 ?T2為輸出轉(zhuǎn)矩 三、同步電動機的運行特性 同步電動機的運行特性包括 工作特性 和 V形曲線 兩部分。 同步電動機的工作特性是指，定子電壓 U=UN、勵磁電流 If=IfN時，電磁轉(zhuǎn)矩、電樞電流、效率、功率因數(shù) 與 輸出功率 之間的關(guān)系，即 Te、 IM、 η、 cosφ M=f(P2)。 當(dāng)輸出功率 P2=0時，電樞電流為很小的空載電流；隨著輸出功率的增加，電樞電流也隨之增大，電樞電流也隨之增大，IM=f(P2)近似為一直線 。 SePTTTT?2020 ????Te=f(P2)是一條直線 同步電動機的 效率特性 與其他電機基本相同。空載時， η=0，隨著輸出功率的增加，效率逐步增加，達到某個最大之后開始下降。 同步電動機的最大電磁功率與額定功率之比，稱為過載能力 。和發(fā)電機一樣，增加電動機的勵磁，可以提高最大電磁功率 Pe(max)， 從而提高過載能力。 同步電動機的 功率因數(shù)特性 與額定功率因數(shù)有關(guān)，圖示為空載功率因數(shù)等于 1時的功率因數(shù)特性特性曲線。 0I0TMIeTM?cos?0 ?, me IT M?cos*2P不同勵磁時同步電動機的功率因數(shù)特性： 從圖可見，改變勵磁電流，可使電動機在任意特定負(fù)載下的功率因數(shù)達到 1，甚至變成超前 。 曲線 1勵磁電流較小 曲線 2勵磁電流稍大 曲線 3勵磁電流更大 0 M?cos*2P滯 后 超 前 1 2 3 四、同步電動機的起動 同步電動機僅在同步轉(zhuǎn)速時才產(chǎn)生恒定的同步電磁轉(zhuǎn)矩。 起動時若把定子直接投入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子加上直流勵磁，則定子旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子磁場靜止不動，定、轉(zhuǎn)子磁場之間具有相對運動，所以作用在轉(zhuǎn)子上的同步電磁轉(zhuǎn)矩正、負(fù)交變，平均轉(zhuǎn)矩為零，電機不能自行起動。因此，要把同步電動機起動起來，必須借助其他方法。 起動方法 : 異步起動法 輔機起動法 變頻起動法 異步起動法 起動繞組： 電機的主極極靴上設(shè)有起動繞組，相當(dāng)于感應(yīng)電機的鼠籠繞組。 起動方法： ? 起動時 ，先把勵磁繞組通過電阻短接，然后把定子繞組接到三相交流電網(wǎng)。 ? 依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的異步電磁轉(zhuǎn)矩，電機便能轉(zhuǎn)起來。 ? 待轉(zhuǎn)速上升到接近于同步轉(zhuǎn)速時 ，再將勵磁電流接入勵磁繞組，使轉(zhuǎn)子建立主極磁場。 ? 此時依靠定、轉(zhuǎn)子磁場相互作用所產(chǎn)生的同步電磁轉(zhuǎn)矩，再加上由于凸極效應(yīng)所引起的磁阻轉(zhuǎn)矩，便可能 將轉(zhuǎn)子牽入同步。 通常選用與同步電動機極數(shù)相同的感應(yīng)電動機作為輔助電動機， 當(dāng)輔助電機把主機拖動到接近同步轉(zhuǎn)速時，再用自整步法把主機投入電網(wǎng)。 輔機起動方法 變頻起動法 （ 1）起動時，加上勵磁，把變頻電源輸出頻率調(diào)的很低依靠定轉(zhuǎn)子磁場之間的相互作用產(chǎn)生同步電磁轉(zhuǎn)矩，起動電機，并在很低的同步轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。 變頻器 ＋ － （ 2）調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，使定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速逐步加快，一直到額定轉(zhuǎn)速。 （ 3）切除變頻器。 38 永磁同步電機設(shè)計中的幾個問題 b?m axb ~ ???b?m a x?PUT e eTU P e m a xTm a x U恒 轉(zhuǎn) 矩 區(qū) 恒 功 率 區(qū) 主要性能要求：調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，動態(tài)響應(yīng)快，單位電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大。 調(diào)速范圍： 0~ 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速； 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 1t t2teT m axeeNT運行周期：一般 eNm a x 3TT e ?i1D efLABTLDδ14e m a xef2i12104???δ1B Ti1w11 D KZmNA ? A/cmemaxT ??) ( δ1 ABδ1B rBef2i1 LD i1D一 . 主要尺寸的確定 電機定子鐵心內(nèi)徑 （ cm），鐵心有效長度 （ cm）。 為氣隙磁密 , ； 為線負(fù)荷， 。 一定時， 電機的體積 ↓。 受永磁體 及磁路飽和的限制； A受電機發(fā)熱及電樞反應(yīng)的限制。 一定時， ↓→電機動態(tài)性能 ↑，成本 ↓，效率 ↓。 二 . 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式的選擇 表面形式： 漏磁系數(shù)小，同步電抗小，適合于中低速電機。 內(nèi)置式： 漏電系數(shù)大，同步電抗大，易于弱磁擴速，適合于高速電機。 iδrrM1????BBh 2pM ???bMh Mbi? 2?p?~δr ?BBMh三 . 永磁體的設(shè)計 為永磁體充磁方向厚度； 永磁體寬度； 為計算氣隙長度； 為轉(zhuǎn)子極距。 為極弧系數(shù)。影響氣隙磁密波形；影響齒槽轉(zhuǎn)矩。 一般 的選取還應(yīng)保證電機電流最大時，不產(chǎn)生不可逆去磁。 ?0E?? ? N0 UE ?0E?0E四 . 相電動勢 的選取 電機主要尺寸一定時，通過調(diào)節(jié)槽導(dǎo)體數(shù)改變 對電機的運行狀態(tài)有重要影響。 五 . 減小齒槽轉(zhuǎn)矩和紋波的措施 ?減小齒槽轉(zhuǎn)矩 定子斜槽。 轉(zhuǎn)子斜極。 82 ?p 18?Q 4338182 ???? pmQqp?減小定子槽口寬度或采用磁性槽楔。 采用分?jǐn)?shù)槽繞組。例如 ?減小紋波轉(zhuǎn)矩 空載磁場正弦分布：調(diào) ；永磁體不同厚。 采用雙層分布繞組。