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单轴转矩随转速转移的特质及对同步电动机启动

文章作者:产品中心 上传时间:2020-03-13

  同步电动机遍及运用正在工农业坐褥恒速编制中,具有自正在调度功率因数、转速恒定、负载个性硬等长处。可是,永远今后,同步电动机启动贫穷是范围它遍及运用的一个紧要情由。全压异步直接启动式样因其操作最纯洁、容易,而正在工程履行中取得了遍及的运用,是此刻同步电动机普及采用的一种启动伎俩。可是,因为励磁绕组正在启动流程中爆发的单轴转矩正在半同步转速(简称半速)左近呈现较大的起制动效率的转矩,使得合成的启动转矩弧线呈现较大的下凹,正在大于半速左近变成最小转矩,影响电动机带重载时的平常启动,使得启动时期伸长,乃至会使得电动机卡正在半速状况,使启动障碍。本文周密认识了单轴转矩随转速转化的个性及对同步电动机启动流程的影响。

  同步电动机的异步全压起动流程可能分为两个差别的阶段,同步电动机异步阶段和牵入阶段。正在异步阶段(从起动到准同步转速的流程)中存正在着两种转矩异步转矩和单轴转矩;牵入阶段(从准同步转速加快到同步转速的流程)也存正在着两种转矩同步转矩和异步转矩。起动道理线所示。

  当定子合闸接上电源时,统制开合k接通附加电阻使励磁绕组短道,进入异步阶段,此时,阻尼绕组爆发的异步转矩起苛重加快效率,单轴转矩正在半同步速前有也加快效率,其后爆发阻转矩,倒霉于启动;当加快到亚同步转速时,断开附加电阻,使开合k接通直流励磁电源,进入牵入阶段,由同步转矩和异步转矩联合效率牵入同步速安定运转,启动实现。

  正在异步全压启动流程中,转子直流励磁绕组的处置是一个值得留心的紧要题目。当定子合闸接上电源时,如励磁绕组开道,便会爆发过电压,其值或者达额定励磁电压的10倍,或者击穿绕组,损坏电机。而起动之前直接插足励磁电流,则会爆发“堵转”征象,非但不行起动,并且还会使电网电压受到很大的振动,电机自己正在蒙受延续脉振转矩效率下变成损害。但若将励磁绕组直接短道,此时正在励磁绕组中的感到较大电流,它与气隙磁场的效率将爆发较大的附加转矩(单轴转矩),其特征是正在略大于半同步转速(简称半速)处爆发较大的负转矩,使电动机的合成转矩弧线发作昭彰的下凹,消重了电动机的起动功能。常常是正在励磁回道串接约为励磁绕组电阻5~10倍的附加电阻而组成闭合回道。用此伎俩消重单轴转矩对启动的倒霉影响,但也削弱了单轴转矩前半段对启动的有利效率却不行彻底排挤它正在启动后半段的阻转效率。

  同步电动机平常凸极,极对数因转速的差别而异。正在励磁回道串接约为励磁绕组电阻5~10倍的附加电阻而组成闭合回道后,把同步电动机的定子参加电网,使之依托阻尼绕组按异步电动机起动。此时电动机进入异步阶段,苛重有阻尼绕组爆发的异步启动转矩,它的个性和异步电动机相同,是电动机加快的苛重转矩;此外再有转子上的励磁绕组爆发的附加转矩(单轴转矩),此转矩对启动的影响较纷乱。以下周密认识这一转矩个性。

  正在异步起动的低速区间,励磁绕组既不承诺通入直流励磁电流又不承诺开道,独一的举措是将励磁绕组直接短道或通过附加电阻短道。励磁绕组短接后相当于一个单相绕组,它正在定子挽救磁场效率下爆发电势和电流,从而爆发转子上的磁势。因为转子上唯有单相绕组,是以把这种条目下爆发的转矩叫做单轴转矩。

  定子三相对称绕组通以三订交流电后爆发定子磁势,它切割转子单相绕组爆发转子磁势的频率为 f2=p(n0-n/60)=sf1 (1)

  转子磁势为脉振磁势。按照磁势外面,一个脉振磁势可能剖判为两个巨细相称并以同样转速向相反宗旨挽救的两个磁势,与定子磁势同宗旨挽救的叫正序磁势fr+,与定子磁势反宗旨挽救的叫负序磁势fr-。正负序磁势切割转子的转速都是转子挽救磁场的转速n2,而

  由式(3)可睹,fr+与定子挽救磁势同速、同向挽救,爆发固定的正序转矩t+,这与平常异步电动机相同。分离画出励磁绕组直接短道和串附加电阻时t+=f(n)弧线]。b图中弧线相当于平常异步电动机转子串电阻临界转差率sm增大时的异步转矩个性。

  转子负序磁势fr-切割转子的转速也是转速差,但它的挽救宗旨与定子磁势相反,是以负序磁势切割定子的转速n-为

  由式(4)可睹,负序磁势fr-的转速是随转差率s而转化的,和定子磁势差别步,爆发的转矩周期性转化,均匀转矩等于零。是以,负序磁势fr-对定子挽救磁场的效率可能不研究。但负序磁场fr-以转速n-切割定子三相绕组,爆发一个与f1差别频率的电势,正在定子侧变成三相对称电流,这组三相对称电流爆发的挽救磁场与fr-同速、同向挽救,两者相对静止。是以,咱们以为存正在着一个假思的异步电动机(转子为一次侧,定子为二次侧,爆发的异步转矩,称之为负序转矩t-。画出t-=f(n)弧线所示。b中弧线相当于平常异步电动机把一次磁动势弱小与异步电动机消重电源电压时的死板个性相像。对比a和b中的弧线可能察觉,串电阻后正在半速左近t-的最大制动转矩有较大的削减,但并没有彻底排挤t-半速后的制动个性。

  把图2a、b中的弧线t+=f(n)和弧线 t-=f(n)相加取得弧线t=f(n)

  即是启动流程中的单轴转矩。由图2a中弧线可知,把直流励磁绕组直接短道,正在转速升到半同步转速之后,t-会呈现一个很大的负值,削减同步电动机启动时的起码转矩,消重同步电动机的起动功能,重载时有或者把电机卡正在半速左近,使启动障碍,而且损坏电动机。为抑制之一毛病,常常是采用将励磁回道串接约为励磁绕组电阻5~10倍的附加电阻而组成闭合回道的伎俩。此时,t+和t-以及合成转矩t的体式都发作了转化,如图2b所示。从中可能看出,此伎俩只是削减并不行彻底排挤t-正在大于半速时的制动转矩。

  综上所述,当n=0.5n0,或者说转差率s=0.5时,n-=0。同步电动机这时fr-不切割定子绕组,t-= 0。当1》s》0.5时,n-《0,流露fr-力求拉着定子反向转动,同步电动机因定子不动,其反效率转矩迫使转子正宗旨挽救,即t-》0,fr-对转子起加快效率。反之,当0《s《0.5时,n-》0,t-《0,fr-起制动效率,迥殊是转速正在约大于0.5n0时,制动转矩最大,对电动机启动影响较大。

  当同步电动机的转子被异步转矩加快到准同步转速后,异步起动阶段即告停止。此时应将转子励磁绕组断开,接通励磁电源,通入直流励磁电流,同步电动机初阶牵入同步阶段。

  最理思的牵入流程是正在功角=0时初阶,正在=之前停止。同步电动机由于正在这段区间内,同步转矩不停为正(即顺极性),转子正在同步转矩效率下,不绝加快,可就手的牵入同步。守旧的顺极式投励式样是采用转子电量检测法来确定投励光阴。可是,因为电机正在进入95%同步转速运转自此,转子感到电压的巨细及频率受电机的端电压、负载等影响较大,转子感到电压的幅值和频率均很小。励磁绕组正在低转速气隙磁场切割下感到信号弱小,正在工况流行对条目下,转子感到电压波形很容易受到作对,使得感到电压过零点不鲜明。因而无误缉捕有效信号贫穷,不免变成投励障碍。

  目前,采用无转子名望传感器的定子电量法实行最佳顺极性投励伎俩可以抑制以上毛病。该伎俩是应用同步电动机正在异步起动流程中,气隙挽救磁场与转子挽救差别步,按照转子正在直轴和交轴名望的磁阻巨细按正弦秩序转化的状况,转子直轴和交轴瓜代按转差速度与气隙挽救磁场重合,磁阻的差别肯定会惹起定子电流转化,定子电流幅值是与直轴和交轴名望以及转差巨细相合的一系列“载波”。应用这一个性,通过检测定子电流的幅值确定转子磁极和气隙挽救磁场的相对位子,普及检测的牢靠性,可以实行无误投励。

  因为正在异步起动流程中转子进程附加电阻衔接起来,励磁绕组中将呈现感到电流影响定子电流的认识,因而,正在靠拢50%转速左近切除短接电阻。因为爆发过电压的巨细与转差率成正比,50%转速时转子励磁绕组中的感到电压只是启动刹那转子感到电压的一半,仍然抵达安宁电压,同时可能彻底排挤负序转矩t-对电动机后半段启动的阻转矩影响。使启动升速的全面流程更安定、火速;而且也可避免绕组过热烧坏惹起的安宁事件。

  通过对同步电动机全压异步启动流程的认识,本文提出正在半同步转速处断开励磁绕组的附加短接电阻,具有如下长处:

  励磁绕组开道后,可能彻底排挤负序转矩t-正在大于半同步转速后对转子的制动效率,更加是可能使得半速左近的合成转矩弧线的下凹没落,使得启动阶段加快流程特别火速、安定。

  排挤了准同步转速时转子感到磁势对定子侧电流的影响,更有利于采用无转子名望传感器的定子电量法检测转子位子,实行无误投励。就手牵入同步运转。

  有利于维持附加电阻不由于过热而烧坏,并可能按照的确本质选取电阻阻值,实行更大的起动转矩,实用于带重载启动状况。

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关键词: 同步电动机