永磁同步電機運行基本原理

無刷直流電機也是三相繞組，我們在其中的每相繞組上通入直流電。而我們的三相永磁同步電機或者感應(yīng)電機也都具有類似的定子繞組，只不過我們每相繞組上通入的是正弦的交流電。我們經(jīng)常聽說的就是三相相差120度o交流電，可以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場。這個應(yīng)該怎么理解呢？很多書一來就是一大堆的公式推導(dǎo)，讓人摸不清。下面我們通過動圖的方式，來直觀感應(yīng)的認(rèn)識一下圓形旋轉(zhuǎn)磁場的形成過程。

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:

A相繞組磁場產(chǎn)生過程

從圖中我們可以看到，A相繞組形成的磁鏈在水平方向來回變化。因為我們通入的是按正弦回路變化的交流電，所以形成磁場的磁鏈幅值也是按照正弦來回變化的。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具有大小和方向的量，所以用它來描述磁鏈的變化，將非常合適。由于我們正弦交流電是一個連續(xù)的變化過程，所以我們的磁鏈?zhǔn)噶恳彩且粋€連續(xù)的變化過程。

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嗖?20o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相繞組磁場產(chǎn)生過程

同樣的道理，C相繞組形成的磁鏈?zhǔn)噶窟@類似:

C相繞組磁場產(chǎn)生過程

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。我們在直流電機部分說過，每一個線圈產(chǎn)生的磁鏈?zhǔn)敲}動的，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是脈動的，但是多個線圈形成的合成磁鏈卻是朝一個方向的，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:

圓形旋轉(zhuǎn)磁場形成過程

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

永磁同步電機運行動畫

通過前面分析可以知道，三相交流電形成了圓形旋轉(zhuǎn)磁場，這里可以試想一下，如果三相繞組的中心放置一個永磁體的話，會有什么現(xiàn)象？我們在電機相關(guān)定則一節(jié)說過，電機轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生與勵磁磁場、永磁體磁場以及他們之間的夾角有關(guān)。所以，在圓形旋轉(zhuǎn)磁場中放置一個永磁體的話，由于三相電流產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場是旋轉(zhuǎn)的，這個永磁體產(chǎn)生的磁場與三相合成圓形旋轉(zhuǎn)磁場將會產(chǎn)生力矩。那么這個永磁轉(zhuǎn)子也就會隨著這個旋轉(zhuǎn)磁場一起旋轉(zhuǎn)。這也就是三相永磁同步電機轉(zhuǎn)起來的根本原因。

永磁同步電機運行基本原理