永磁同步电机之牵人同步过程

    有些电动机，如某些化纤机械用的永磁同步电动机，其稳态运行时的负载转矩并不是很大，但负载的转动惯量却相当大，这就要求电动机在带有规定转动惯量的负载时具有足够的牵人同步能力。因此，弄清牵入同步的机理和准确计算电动机牵入同步能力对这类电动机的设计与运行极为重要。乐31牵入同步机理由式（6 58 )，可以把异步起动永磁同步电动机的机械运动方程表示为。

    牵入同步过程中转子能量的增加应等千该过程中转矩所作的功。若负载转矩较大，电动机负载转矩曲线与电磁转矩曲线的交点所对应的转速离同步转速较远，即牵入同步过程开始时的转差率比较大，意味着需要更多的能量以加速该负载到同步转速。同样，系统转动惯量越大，从式（6一60）可知，电动机所需的电磁转矩越大，相应地牵入同步所需的能量也越大，电动机越难牵入同步．

因此，电动机能否达到同步转速，既与电动机的负载转矩、牵入同步时的脉动转矩和系统（包括电动机和负载）的转动惯量有关，也与电动机平均转矩转速特性曲线（见图6-28）在接近同步转速时的陡度有关电动机从接近同步转速开始到牵入同步过程中，如果电磁转矩足够大，则使电动机升速到超过同步转速，然后又减速，使转子转速围绕同步转速振荡。由于稳态同步转矩的作用，使振荡衰减，转子逐渐牵入同步。这反映在转矩一转速轨迹上（见图6-29d）为一系列顺时针方向旋转的近似椭圆的曲线，电动机的转差率在接近零的最小值和最大值之间变动。牵入同步的最后过程还可用图6一30所示的永磁同步电动机矩角特性曲线来分析。开始时电动机工作子电磁转矩曲线与负载转矩曲线的交点A ’点，对应的转矩角为夕l 。刀点为非稳定工作点，如果有一个减少。角的扰动，便会导致电动机加速，最后稳定运行于稳态工点，如图中虚线所示。图6一30中的川点和A点也对应于图6一29d中的刀点和A点。如果有一个增加6角的扰动，由于孔。＜T，导致电动机减速，进入下一个近似椭圆形转矩转速轨迹运行

为进一步分析牵入同步能力，画出牵入同步过程的转差率一转矩角曲线，如图6-31所示（图中标注的各点均对应于图6-29d中的相应点）。从图中可以看出，转差率以2二电弧度为极差很有规律地变化而从B点到刃点表示同步前的最后一个极差软迹。为便于得出简明的关系，将同步前的最后个极差内转差率与转矩角间的复杂关系近似用按正弦变化的虚线来代替，其表达式为。式中。为牵入同步前最后一个极差内的转差率最大值。分析临界同步过程中最后一个极差内的转差率转矩角曲线可知，在C点和川点处电动机的加速度均为零，即此时式（6-6 ( J）等式两端均为零，C点处的转差率最大，而A点处的转差率为零。式中△为C点处的机械角速度与同步机械角速度间的差值。J2 / 2标志着电动机加速至同步转速所需的视在动能此能量由电动机电磁转矩和负载转矩之差提供，即由左边关于从c点到刃点的积分值所得的能量来提供。设合成转矩提供的视在动能为乃．则从式（6-62）即可求出电动机能够牵入同步的最大转动惯量。