异步起动永磁同步电机电枢反应磁场学习心得

清心笔记—2020.6.11

根据王秀和教授书中所述，异步起动永磁同步电机的电枢反应分为四类：

1、电枢电流I与励磁电动势E0同相位（ψ=0°）

2、电枢电流滞后励磁电动势E0 90°（ψ=-90°）

3、电枢电流超前励磁电动势E0 90°（ψ=90°）

4、电枢电流与励磁电动势E0相位相反（ψ=180°）

对于仿真例子设定电枢电流为：Ia=Im*sin(wt+thet),

ib= Im*sin(wt-2pi/3+thet),

ic= Im*sin(wt+2pi/3+thet)（产生转矩相序）d轴与A相绕组轴线重合（只要产生反电动势从0开始）

分析上述四类情况之前，先进行空载磁场分析，以作对比。

一、空载状态（Im=0），如下图瞬时，转子直轴与A相轴线（红色）重合，此时A相感应电动势过0点上升，当主磁场链过A相绕组90°，A相感应电动势达到最大。由于感应电动势由主磁场产生，所以感应电动势滞后于主磁场90°电角度。

二、thet=0°（为仿真方便，内功率因数角ψ用thet代替）,电枢电流与励磁电动势同相位，如下图瞬时，转子直轴与A相轴线重合，电枢反应磁动势轴线与转子交轴（蓝色）重合，起交磁作用。由于主磁场落后于气隙合成磁场，主磁场受到驱动性质，此时输出转矩为正，属于电动机状态。

按照书中所述，当thet=0°，电枢电流与励磁电动势同相位时属于纯交轴状态，电枢反应磁动势轴线恒交于转子交轴，但从上面磁密矢量图看，电枢反应磁动势轴线并非与转子交轴完全重合。我目前分析的原因有可能是内置式交直轴磁阻不相等所致。目前正在进一步学习并找原因。

三、thet=-90°电枢电流滞后励磁电动势90°，如下图瞬时，A相轴线与转子直轴重合(红色)，由于电枢电流滞后励磁电动势90°，当A相电流达到最大时，转子已经转过90°，电枢磁动势磁动势作用于直轴上，属于直轴电枢反应。此时，励磁磁动势与电枢磁动势相位相同（蓝色），起增磁作用。此时有功功率为0，仅输入感性无功功率。

四、thet=90°,电枢电流超前励磁电动势 90°，电枢反应磁动势与励磁磁动势相位相反，此时气隙合成电动势很小，起去磁作用，此状态无转矩输出。

五、 thet=180°,电枢电流与励磁电动势相位反相,A相电流为负的最大值。如下图瞬时，电枢反应磁动势轴线（蓝色）与A相轴线重合，且方向相同，起交磁作用。此状态输出转矩为负，属于发电机状态。

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主要文献：王秀和教授等所作的《异步起动永磁同步电机原理、设计及测试》