关于永磁同步电机的反电势

求知5奋进 · 发表于 2013-9-23 15:43

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最近在设计一个永磁同步电机，在2d仿真的时候，发现空载反电势比额定负载时候的反电势还大，并且空载反电势比额定电压还要大，我设计的额定相电压是220V，现在不知道正不正常？各位有没有遇到过这种情况？麻烦大家了。。。。。。附图如下：

求知5奋进 · 发表于 2013-9-23 22:06

是不是因为电枢反应啊

chenwenmin · 发表于 2013-9-24 09:56

额定点空载反电势大于负载时的外施加电压是有可能的，因为空载反电势没有考虑到弱磁控制，在实际带负载实验时候反电势由于弱磁控制，是低于施加电压的。调速永磁同步电机最佳工作性能范围是额定点空载反电势/施加电压=（0.88--0.92），我们公司现在的产品都是按照这个范围来确定绕组匝数的，非常实用，可供参考。

求知5奋进 · 发表于 2013-9-24 10:22

chenwenmin 发表于 2013-9-24 09:56
额定点空载反电势大于负载时的外施加电压是有可能的，因为空载反电势没有考虑到弱磁控制，在实际带负载实验 ...

谢谢你的回复，但是我的空载反电势比额定电压还高，这个有问题吗？

chenwenmin · 发表于 2013-9-24 10:41

求知5奋进发表于 2013-9-24 10:22
谢谢你的回复，但是我的空载反电势比额定电压还高，这个有问题吗？

如果不是超过太厉害，是允许的，王秀和的书上有提到空载反电势÷电压=（0.85--1.2）都可以。

求知5奋进 · 发表于 2013-9-24 10:47

chenwenmin 发表于 2013-9-24 10:41
如果不是超过太厉害，是允许的，王秀和的书上有提到空载反电势÷电压=（0.85--1.2）都可以。

非常感谢。。

JSJJXZM · 发表于 2013-10-8 15:38

学习了一下，实用

md1688 · 发表于 2013-10-9 08:42

学习了，调速永磁同步电机最佳工作性能范围是额定点空载反电势/施加电压=（0.88--0.92）。谢谢

as1989 · 发表于 2013-10-13 12:41

学习了，很有用。

engineer_sun · 发表于 2013-10-15 11:09

对调速电机，空载反电势／额定电压一般取到0.9就可以了，不宜太高。但对同步电机，取到1.0也行，一般不大于1.0。

s267367953 · 发表于 2013-11-5 23:02

你设定的空载转速是不是偏高了

求知5奋进 · 发表于 2013-11-6 09:55

s267367953 发表于 2013-11-5 23:02
你设定的空载转速是不是偏高了

有可能，但是空载转速不是一个固定的值吗？还需要自己指定这个转速吗？

追风 · 发表于 2013-11-18 08:24

活到老，学到老

缄默铃铛 · 发表于 2013-11-26 23:00

最近正好遇到这个问题，学习了

zengxiaodong · 发表于 2014-2-16 09:46

本帖最后由 zengxiaodong 于 2014-2-16 09:48 编辑

就是电枢反应的缘故。例如电流相位不同（其实就是交直轴电流不同）和大小不同，都会导致磁路饱和状态不同，从而影响线圈磁链，自然就影响到了电压。

切记，电机里面的磁场是由永磁体以及线圈共同确定的，矢量控制中所谓转子磁场（磁链）定向就是永磁，定子磁场（磁链）定向就是线圈，而气隙磁场（磁链）定向就是共同作用。

一般来说，空载反电势和额定电压之间的关系并没有确定的什么范围，主要取决于电感的大小（电阻可以忽略），而且牵涉到功率因素、短路比、电压调整率、效率、成本等等！

另外，楼主那个电压波形不对，实测波形应该光滑得多。

jiading · 发表于 2014-2-16 10:47

长见识了！！！

zengxiaodong · 发表于 2014-2-16 10:56

本帖最后由 zengxiaodong 于 2014-2-16 17:58 编辑

反电势的波形就是根据线圈实际的位置和连接方式以及匝数，对于矢量磁位之差进行累加，这样就已经考虑了短距、分布的影响，如果要考虑斜槽的效应，可以用分段计算的办法求取。

下面是实际计算出来的空载相磁链波形图：

可以看到，波形几乎就是完美的正弦波，实际测试反电势（线电压）波形也是很好的正弦波。
网上有很多人说磁链求导数就得到反电势波形，理论上当然如此，但实际上求导的误差比较大，会导致波形不光滑，要进行多点滤波才能够接近实际波形，下面是求导后的波形。

可见明显不光滑（大部分文献给出的就是这样的波形，实际上是不对的），而且与实测波形不吻合！

由此可见，不应去进行求导运算，对于正弦性挺好的波形可以直接将磁链波形乘以2*pi*f就是反电势波形(相位相差90度)，或者磁链滤波后的基波乘以2*pi*f就是基波电压的波形。

如果要计算线反电势波形只需要将2相数据直接算术相减就可以得到，波形会更好，因为3的倍数次谐波自动消除了!

zengxiaodong · 发表于 2014-2-16 11:37

本帖最后由 zengxiaodong 于 2014-2-16 13:42 编辑

额定负载相磁链波形图，可见波形有了变化，特别是相位超前了，这就是电枢反应的效果，仅根据这张图就可以计算出电机的平均电感。

下面是线磁链波形图，可见波形变好了。

zengxiaodong · 发表于 2014-2-16 12:05

本帖最后由 zengxiaodong 于 2014-2-16 14:13 编辑

求平均电感的简单方法，根据相磁链波形图，把高次谐波全部滤除，得到A相基波磁链波形图如下：

读出零点时刻（位置）的磁链数值，乘以2*pi*f然后除以电流峰值，就得到了平均电抗，除以（2*pi*f）就是平均电感。

因此零点时刻（位置）的相磁链数值，除以相电流峰值，就是平均电感。

注意：此法仅对于如图的A相有效。而且计算所得电感包括了电枢反应电感，槽漏感、齿顶漏感、谐波漏感、斜槽漏感等，仅不包括端部漏感！

zengxiaodong · 发表于 2014-2-16 14:08

本帖最后由 zengxiaodong 于 2014-2-16 14:43 编辑

同样一台电机，上面是双层绕组的结果，也可以接成单层绕组，空载相磁链波形图如下：

可见波形明显出现平顶现象。

比较计算双层绕组和单层绕组的平均电感，在100%，200%，300%额定负载下的对比结果如下：

双层：0.345mH、0.321mH、0.304mH

单层：0.501mH、0.462mH、0.423mH

可见负载越大磁路越饱和，从而电感越小。另外单层绕组的电感比双层绕组几乎大40%以上！

不管是单层绕组还是双层绕组，其齿槽转矩是一样的，如下图：

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