永磁同步電機(jī)運(yùn)行基本原理

永磁同步電機(jī)運(yùn)行基本原理

無(wú)刷直流電機(jī)也是三相繞組，我們?cè)谄渲械拿肯嗬@組上通入直流電。而我們的三相永磁同步電機(jī)或者感應(yīng)電機(jī)也都具有類似的定子繞組，只不過(guò)我們每相繞組上通入的是正弦的交流電。我們經(jīng)常聽說(shuō)的就是三相相差120度o交流電，可以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這個(gè)應(yīng)該怎么理解呢？很多書一來(lái)就是一大堆的公式推導(dǎo)，讓人摸不清。下面我們通過(guò)動(dòng)圖的方式，來(lái)直觀感應(yīng)的認(rèn)識(shí)一下圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成過(guò)程。

單相繞組的磁鏈

如果給A相繞組通入正弦交流電，那么將在繞組中形成如下形式的磁場(chǎng):

A相繞組磁場(chǎng)產(chǎn)生過(guò)程

從圖中我們可以看到，A相繞組形成的磁鏈在水平方向來(lái)回變化。因?yàn)槲覀兺ㄈ氲氖前凑一芈纷兓慕涣麟?，所以形成磁?chǎng)的磁鏈幅值也是按照正弦來(lái)回變化的。方向隨著通入電流方向的改變而改變。這里我們首次提到了矢量的概念。我們知道矢量就是同時(shí)具有大小和方向的量，所以用它來(lái)描述磁鏈的變化，將非常合適。由于我們正弦交流電是一個(gè)連續(xù)的變化過(guò)程，所以我們的磁鏈?zhǔn)噶恳彩且粋€(gè)連續(xù)的變化過(guò)程。

A相繞組形成磁鏈的磁鏈?zhǔn)沁@種方式，當(dāng)然我們B的繞組也應(yīng)該是類似的。只不過(guò)由于B相繞組的安裝位置與A相繞組的安裝位置相差了120o電角度，所以形成的磁鏈?zhǔn)噶糠较蛞矔?huì)相差120o的位置。如果給B相繞組通入正弦交流電，那么將具備如下形式:

B相繞組磁場(chǎng)產(chǎn)生過(guò)程

同樣的道理，C相繞組形成的磁鏈?zhǔn)噶窟@類似:

C相繞組磁場(chǎng)產(chǎn)生過(guò)程

以前都是分別在單相繞組中通入正弦交流電后，磁鏈?zhǔn)噶康男纬煞绞?，如果三相繞組同時(shí)通入相同的正弦交流電，將發(fā)生什么樣的反應(yīng)呢？

三相繞組磁鏈?zhǔn)噶亢铣?/p>

這里，我們先把三相繞組的通電順序做出一下調(diào)整。首先給A相繞組通電，等A相繞組交流電電壓波形“擺”了三分之一周期再給B相繞組通電。同樣，等B相電壓又“擺”了三分之一周期給C相通電。這樣，就形成三相互差120o電角度的三相交流電了。

三相120度交流電變化過(guò)程

我們思考一下，每一相繞組產(chǎn)生的磁鏈?zhǔn)噶慷际蔷哂写笮『头较虻牧?。那么我們知道，矢量是可以合成的，是具有聚集效?yīng)的。我們?cè)谥绷麟姍C(jī)部分說(shuō)過(guò)，每一個(gè)線圈產(chǎn)生的磁鏈?zhǔn)敲}動(dòng)的，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是脈動(dòng)的，但是多個(gè)線圈形成的合成磁鏈卻是朝一個(gè)方向的，形成的合力矩將是均勻的。那么，我們?nèi)嗬@組中，通入互差120o電角度交流電以后將形成如下形式的合成磁場(chǎng):

圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成過(guò)程

通過(guò)上圖，我們可以清晰的看到每相繞組自身磁鏈?zhǔn)噶康淖兓^(guò)程，同時(shí)也可以清晰的看到三相繞組合成磁鏈?zhǔn)噶康倪^(guò)程。最終形成了圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。圖右邊是三相交流電的變化過(guò)程，與圖中每相繞組磁鏈?zhǔn)噶康淖兓^(guò)程是一一對(duì)應(yīng)的。

永磁同步電機(jī)運(yùn)行動(dòng)畫

通過(guò)前面分析可以知道，三相交流電形成了圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這里可以試想一下，如果三相繞組的中心放置一個(gè)永磁體的話，會(huì)有什么現(xiàn)象？我們?cè)陔姍C(jī)相關(guān)定則一節(jié)說(shuō)過(guò)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生與勵(lì)磁磁場(chǎng)、永磁體磁場(chǎng)以及他們之間的夾角有關(guān)。所以，在圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中放置一個(gè)永磁體的話，由于三相電流產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)的，這個(gè)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)與三相合成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將會(huì)產(chǎn)生力矩。那么這個(gè)永磁轉(zhuǎn)子也就會(huì)隨著這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一起旋轉(zhuǎn)。這也就是三相永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)的根本原因。

永磁同步電機(jī)運(yùn)行基本原理