永磁同步電機(jī)的構(gòu)造與同步發(fā)電機(jī)相同,其轉(zhuǎn)子一般都選用凸極式構(gòu)造。使用時(shí),永磁同步電機(jī)的定子繞組中要通入三相溝通電流,同時(shí)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通入直流電勵(lì)磁。
定子三相繞組(也稱(chēng)電樞繞組)接至三相溝通電源后,便有三相對(duì)稱(chēng)電流流過(guò),并發(fā)生電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)以同步速度 n1= 60f1/p 在氣隙空間旋轉(zhuǎn),其方向決定于電流的相序。轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組接入直流電源后,就有直流電流流過(guò),并發(fā)生巨細(xì)和極性都不變的穩(wěn)定磁場(chǎng),極對(duì)數(shù)和電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相同。依據(jù)同性磁極相互排擠、異性磁極相互招引的原理,當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極的 S 極與電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的 N 極對(duì)齊(或轉(zhuǎn)子的 N 極與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的 S 極對(duì)齊)時(shí),轉(zhuǎn)子磁極將被電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)招引而發(fā)生電磁招引力,并進(jìn)而發(fā)生電磁轉(zhuǎn)矩,拖動(dòng)轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)滾動(dòng)。因而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速巨細(xì)及方向和電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速巨細(xì)及方向相同,兩者相對(duì)于定子“同步”旋轉(zhuǎn),故稱(chēng)為永磁同步電機(jī)。假如永磁同步電機(jī)軸上帶有機(jī)械負(fù)載,則和異步電動(dòng)機(jī)相同,電樞繞組從電網(wǎng)吸收電功率,經(jīng)過(guò)氣隙磁場(chǎng)傳給轉(zhuǎn)子,變?yōu)闄C(jī)械功率,股動(dòng)出產(chǎn)機(jī)械做功。
可以證實(shí),永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的巨細(xì)與電樞磁場(chǎng)磁極軸線和轉(zhuǎn)子磁極軸線的夾角有關(guān),假如外加電壓和電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流不變,則在必定的規(guī)模內(nèi) (<90°) ,夾角越大,電磁轉(zhuǎn)矩越大;夾角越小,電磁轉(zhuǎn)矩越小。
永磁同步電機(jī)抱負(fù)空載時(shí)的狀況,這時(shí)轉(zhuǎn)子磁極軸線和電樞磁場(chǎng)軸線重合,θ=0 ,電動(dòng)機(jī)發(fā)生的電磁轉(zhuǎn)矩為零;實(shí)踐空載時(shí),電動(dòng)機(jī)有必定的空載阻力矩,故電動(dòng)機(jī)要發(fā)生必定的電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)戰(zhàn)勝空載阻力矩,以維持電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。這時(shí)θ >0 ,但其值很小,若電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載添加,則θ角隨之添加,電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之添加,但若電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大,則電動(dòng)機(jī)發(fā)生的電磁轉(zhuǎn)矩將不足以戰(zhàn)勝負(fù)載轉(zhuǎn)矩,永磁同步電機(jī)將中止旋轉(zhuǎn),這種景象稱(chēng)為永磁同步電機(jī)的“失步”景象。永磁同步電機(jī)發(fā)生失步景象時(shí),經(jīng)過(guò)定子繞組的電流將很大,這時(shí)應(yīng)趕快堵截電源,避免電動(dòng)機(jī)因過(guò)熱而損壞。
定論:當(dāng)外加電源的頻率必守時(shí),永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速就斷定了,它總是以同步轉(zhuǎn)速 n1=60f1/p 旋轉(zhuǎn)。負(fù)載在必定規(guī)模內(nèi)變化時(shí),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變,這個(gè)特性是永磁同步電機(jī)的特色,也是長(zhǎng)處,因而永磁同步電機(jī)適用于不需調(diào)速的場(chǎng)合,例如拖動(dòng)大型空氣壓縮機(jī)、水泵等。
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