永磁同步电动机之关于环境温度的影响

对6台上述的永磁同步电动机进行了温升试验，稳态后的温升范围为35 . 1一42 . SK 。本节在考虑环境温度的影响时，假设平均温升为40K 。分析起动性能时，计算用温度为环境温度，分析稳态性能时，计算用温度为环境温度加平均温升，据此分析了环境温度变化对起动性能和稳态性能的影响。

1. 温度变化对永磁同步电动机参数的影响

2．温度变化对起动性能的影响

如前所述，起动过程中的平均转矩包括异步转矩和发电制动转矩。温度变化时，异步转矩的变化是由于定转子电阻的变化引起的，而发电制动转矩的变化是由定子电阻和反电动势的变化引起的。

( 1）对起动转矩的影响。从式（8一66）可知，异步转矩随温度的变化趋势取决于定转子电阻的变化。当转差率较小时，R飞／s很大，在分母中起主导作用，所以总的效果是：随着环境温度的升高，R ' 2 / ‘增大，异步转矩减小；当转差率较大时，R飞／，很小，电抗在分母中起主导作用，而电抗不随环境温度变化，分母基本不变，所以异步转矩随环境温度的升高而增大。

( 2）对最大转矩的影响。以转差率为自变量可以求得异步转矩的最大值。

( 3）对发电制动转矩的影响

( 4）对起动电流的影响。随着温度的升高，绕组电阻增大，起动电流减小。图8一51 ( a）、（b）、（c）分别为不同环境温度下，永磁同步电动机起动过程中异步转矩、发电制动转矩和合成转矩随转差率的变化曲线，图8一51 ( d）为起动电流随温度的变化曲线。计算时环境温度从一20一50 ℃共取八个值，间隔为10 ℃ 。可以看出，起动转矩随着温度的升高而增大（八条曲线从下向上依次是ABCDEFGH )，但异步转矩的最大值却随着温度的升高而减小（曲线从下向上依次为HGFELx二BA )，发电制动转矩随温度的升高而减小，温度的变化对发电制动转矩的影响在最小值处表现的最为明显（曲线从下向上依次是ABCDEFGH )，起动电流随温度的升高而减小。随着温度的降低，在发电制动转矩的最小值点，异步转矩减小，发电制动转矩增大，因此永磁同步电动机的最小转矩减小较多。如果设计不合理，将导致低温时电机的最小转矩过小而无法带额定负载起动。

( 5）对最大去磁工作点的影响。

3．温度的变化对稳态性能的影响

( 1）对空载性能的影响。由永磁同步电动机交、直轴电流的表达式可知，随着温度升高，空载反电动势减小，直轴电流减小，并可能从超前于电压变为滞后于电压，而交轴电流则可近似认为是一个较小的常数。因此，空载功率因数角的变化曲线为V形，空载功率因数就以反V形曲线变化。图8一54和图8一55为空载电流、空载功率因数随温度变化的曲线。由于E0往往设计得与外加电压接近，因此空载电流和功率因数随温度的变化非常敏感，这是永磁同步电动机有别于感应电动机的一个特点。

( 2）对负载性能的影响。随着温度升高，空载反电动势减小，功角增大，根据交直轴电流的表达式可知，直轴电流减小，而交轴电流增大，交轴电流的幅值大于直轴电流，因此定子电流的变化趋势与交轴电流一致，即随着温度升高而增大。铜耗和杂散损耗增加，而铁耗随着温度的升高而降低，总损耗和效率都要发生变化。同

时，永磁体剩磁随环境温度的升高而减小，使得E0减小，功率因数降低。图8一56为额定电流随温度变化的曲线，图8一57为效率和功率因数随着温度变化的曲线。

( 3）对失步转矩的影响。从永磁同步电动机的电磁转矩表达式可知，失步转矩随空载反电动势增大而增大，即温度升高，失步转矩减小，过载能力下降。图8一58为失步转矩倍数随温度的变化曲线。

4．结论

1）随着温度升高，起动转矩和最小转矩都增大，起动电流减小，对起动有利，但在低温时可能会因最小转矩过小而导致无法带载起动。

2）随着温度升高，最大去磁工作点对应的电流和磁密都减小，若设计不当，可能会造成不可逆去磁。

3）空载电流和空载功率因数对温度变化非常敏感，而额定效率和额定功率因数受温度影响较小，但失步转矩随温度的升高下降较快，过载能力下降。