永磁电机反电势与转子磁链位置关系

lucky_cheng

在沈阳工大王成元教授等编著的《现代电机控制技术》中介绍了永磁同步电机和异步电机的矢量控制，其中有关于两种电机的相量（矢量）图，见下图，从相量（矢量）图中可以看出感应电机气隙反电动势Eg是滞后气隙磁链（ψg）90°，相应有转子反电动势E0滞后转子磁链（ψr）90°；而永磁同步电机则是转子反电动势E0超前转子磁链（ψr）90°。
我的问题是：按照电机学上分析电机反电动势滞后磁链90°是对的，为什么这里的永磁同步电机矢量图中转子反电动势E0会超前转子磁链（ψr）90°？期待高手解答...

lucky_cheng

求解答啊，自己先顶一下。。。

房间里的天涯

一个是感性负载，一个是容性。对于永磁可以理解成容性。
我打一个不恰当的比方，一个是先有电在产生磁。一个是本来就有磁在产生电。这个先后的问题就形成了容性感性的差异。

lucky_cheng

楼上兄弟的回答我不大认同
第一感性、容性之说是针对电流滞后（感性负载）或超前（容性负载）电压来的，此处为转子磁链和反电势的关系，他们之间没有可比性；
第二现有电或现有磁的说法，不管哪一个是因，他们之间的相位关系是确定的，他们的关系由法拉利电磁感应定律确定，反电势是滞后磁链的。就像一个感性负载，不管是先有电压还是先有电流，电流的相位都是滞后电压，况且电压和电流也没有所谓的先后，他们只是相位关系。

pat

注意看第一个是时间轴，第二个是空间坐标，两者不一样，不是一个体系。

pat

第一幅图中有反时针的箭头代表转速方向不是，可以看到磁链先达到最大，再过90度后反电势才达到最大

lucky_cheng

注意看第一个是时间轴，第二个是空间坐标，两者不一样，不是一个体系。

需要说明的是时间相量坐标和空间矢量坐标是重合的，各两种坐标下各量是重合的。附图中一个用了时间坐标，一个用了空间坐标，是随意选的。
不知6楼想说的意思是什么？我在帖子中已经提到，按电机学上分析，反电动势是应该滞后磁链90°。

标准答案

这个问题倒是蛮有意思的，等我有空好好给你讨论一下，对不起我现在实在是太忙，在机场一会儿就等机。

lucky_cheng

注意看第一个是时间轴，第二个是空间坐标，两者不一样，不是一个体系。

需要说明的是时间相量坐标和空间矢量坐标是重合的，各两种坐标下各量是重合的。附图中一个用了时间坐标，一个用了空间坐标，是随意选的。
不知6楼想说的意思是什么？我在帖子中已经提到，按电机学上分析，反电动势是应该滞后磁链90°。

lucky_cheng

这个问题倒是蛮有意思的，等我有空好好给你讨论一下，对不起我现在实在是太忙，在机场一会儿就等机。

期待标准答案，{:soso_e113:}

标准答案

今天有空，回答一下这个问题：
1 你说的没错，电势和磁链之间的相位关系是由法拉利电磁感应定律确定的，反电势总是滞后磁链的！但你要注意法拉利电磁感应定律：e=-dψ/t是建立在各物理量的正方向必须按照特定的正方向规定的基础上的（有关各物理量正方向的规定惯例详见普通物理或其他相关教科书）。也就是说，当电势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋定则的时候，这个公式才是正确的，电势才滞后磁链90°，如果不符合这个正方向规定，那么就必须去掉公式中那个负号！此时电势就超前磁链90°！同理我们说电感负载，电流的相位都是滞后电压，也是建立在电压和电流正方向规定是一致的情况下的！
2 请注意你提供的两张电路图中有关各物理量正方向的规定！永磁电机的e0正方向是朝上，而异步电机的各电势及电流、磁链等各物理量的正方向规定一致且都朝下。这是造成两张相量（矢量）图似乎“有问题”的本质原因。如果把永磁电机的e0正方向规定反过来，则相量图中自然就是E0滞后磁链90°了，但是电压Us就应该变成-E0+Is*Rs+jIs*ωs*Ls了！这样二者就一致了！由此可见，正方向规定很重要！，以后看相量图、电路图以及电压平衡方程式时一定要特别注意！！！
3 我手头没有王老师这本书，不能系统全面地理解你一楼贴出来的内容，只能断章取义地评价一下这段内容（可能离开特定的论述环境会有失偏见），我认为我们看学者的著作应该正确理解其论述的原义。同时也不必盲目迷信和崇拜作者，不论作者是多大的专家，都是人，都难免有值得商榷的地方。对于你贴出来的这段内容，个人认为就有些地方值得商榷：

1）我认为在电路图中，电压、电流、电势等物理量是可以准确地在电路图中表示出其正方向的，而磁链是不能在电路图中准确反映其正方向的，因此在异步电机的电路图中画出各磁链的正方向是不够确切的，而应该用文字说明磁链的正方向或图与文字配合说明其正方向。同样在永磁电机的叙述中也应该用文字说明磁链正方向与电势正方向的关系。（也许书中已经说得很清楚了）
2）永磁电机的电路图中是R，而相量图中是Rs，这是笔误，无伤大雅。
3）对永磁电机，不存在励磁电流的问题，因此永磁电机的相量图中出现If似乎莫名其妙，也许书中有解释，把永磁体的磁势等效成电励磁磁势后的等效励磁电流，有些著作中的确有这么等效的。
4）有些物理量的叫法值得商榷（也许王老师的书上并没有这样叫，而是楼主自行发挥这样叫的），提起“磁链”这个物理量时必须要有一个定语，而且这个定语一定要是某个线圈（或绕组）的磁链，离开线圈（或绕组）就谈不上磁链！当然有时定子绕组的磁链也可以简称为定子磁链，但绝无“气隙磁链”之说；永磁电机也不存在“转子磁链”之说。严谨的说法应该叫“气隙磁场匝链定子（或转子）绕组的磁链”；对永磁电机应该叫“转子磁势产生的磁场匝链定子绕组的磁链”。由此可见磁链是一个时间相量，而不是一个空间矢量。因此永磁电机的相量图是科学严谨的，而异步电机的相量（矢量）图是不太严谨的，应该画成“时空相量（矢量）图”而且用磁链表示磁场的空间分布也是欠妥的，而应该用磁势或磁密（或磁通）表示磁场的空间分布。
      以上可能有些吹毛求疵，但我想多说这些可能更便于你阅读和理解大师的著作。另外恕学生得罪王老师了，俺是沈阳工大的毕业生，王成元教授是俺崇拜的大师之一！

房间里的天涯

标准答案 发表于 2013-12-11 00:00
今天有空，回答一下这个问题：
1 你说的没错，电势和磁链之间的相位关系是由法拉利电磁感应定律确定的，反 ...

楼上的给母校争脸了！崇拜崇拜！

标准答案

lucky_cheng 发表于 2013-12-10 20:01
期待标准答案，

我已经回复了你的问题，由于被版主推荐导致帖子顺序大乱，且不可恢复，我已向论坛管理部门反映了这个问题，为了不影响大家阅读，我就在这里重新复制一个。


本帖最后由 标准答案 于 2013-12-11 00:08 编辑


今天有空，回答一下这个问题：
1 你说的没错，电势和磁链之间的相位关系是由法拉利电磁感应定律确定的，反电势总是滞后磁链的！但你要注意法拉利电磁感应定律：e=-dψ/t是建立在各物理量的正方向必须按照特定的正方向规定的基础上的（有关各物理量正方向的规定惯例详见普通物理或其他相关教科书）。也就是说，当电势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋定则的时候，这个公式才是正确的，电势才滞后磁链90°，如果不符合这个正方向规定，那么就必须去掉公式中那个负号！此时电势就超前磁链90°！同理我们说电感负载，电流的相位都是滞后电压，也是建立在电压和电流正方向规定是一致的情况下的！
2 请注意你提供的两张电路图中有关各物理量正方向的规定！永磁电机的e0正方向是朝上，而异步电机的各电势及电流、磁链等各物理量的正方向规定一致且都朝下。这是造成两张相量（矢量）图似乎“有问题”的本质原因。如果把永磁电机的e0正方向规定反过来，则相量图中自然就是E0滞后磁链90°了，但是电压Us就应该变成-E0+Is*Rs+jIs*ωs*Ls了！这样二者就一致了！由此可见，正方向规定很重要！，以后看相量图、电路图以及电压平衡方程式时一定要特别注意！！！
3 我手头没有王老师这本书，不能系统全面地理解你一楼贴出来的内容，只能断章取义地评价一下这段内容（可能离开特定的论述环境会有失偏见），我认为我们看学者的著作应该正确理解其论述的原义。同时也不必盲目迷信和崇拜作者，不论作者是多大的专家，都是人，都难免有值得商榷的地方。对于你贴出来的这段内容，个人认为就有些地方值得商榷：

1）我认为在电路图中，电压、电流、电势等物理量是可以准确地在电路图中表示出其正方向的，而磁链是不能在电路图中准确反映其正方向的，因此在异步电机的电路图中画出各磁链的正方向是不够确切的，而应该用文字说明磁链的正方向或图与文字配合说明其正方向。同样在永磁电机的叙述中也应该用文字说明磁链正方向与电势正方向的关系。（也许书中已经说得很清楚了）
2）永磁电机的电路图中是R，而相量图中是Rs，这是笔误，无伤大雅。
3）对永磁电机，不存在励磁电流的问题，因此永磁电机的相量图中出现If似乎莫名其妙，也许书中有解释，把永磁体的磁势等效成电励磁磁势后的等效励磁电流，有些著作中的确有这么等效的。
4）有些物理量的叫法值得商榷（也许王老师的书上并没有这样叫，而是楼主自行发挥这样叫的），提起“磁链”这个物理量时必须要有一个定语，而且这个定语一定要是某个线圈（或绕组）的磁链，离开线圈（或绕组）就谈不上磁链！当然有时定子绕组的磁链也可以简称为定子磁链，但绝无“气隙磁链”之说；永磁电机也不存在“转子磁链”之说。严谨的说法应该叫“气隙磁场匝链定子（或转子）绕组的磁链”；对永磁电机应该叫“转子磁势产生的磁场匝链定子绕组的磁链”。由此可见磁链是一个时间相量，而不是一个空间矢量。因此永磁电机的相量图是科学严谨的，而异步电机的相量（矢量）图是不太严谨的，应该画成“时空相量（矢量）图”而且用磁链表示磁场的空间分布也是欠妥的，而应该用磁势或磁密（或磁通）表示磁场的空间分布。
      以上可能有些吹毛求疵，但我想多说这些可能更便于你阅读和理解大师的著作。另外恕学生得罪王老师了，俺是沈阳工大的毕业生，王成元教授是俺崇拜的大师之一！

张老五

房间里的天涯 发表于 2013-12-4 11:36
一个是感性负载，一个是容性。对于永磁可以理解成容性。
我打一个不恰当的比方，一个是先有电在产生磁。一 ...

这个真不是这样的，容性感性跟用啥励磁无关

房间里的天涯

张老五 发表于 2013-12-11 13:06
这个真不是这样的，容性感性跟用啥励磁无关

十几年前恩师的一句话罢了，当时也说的一个“相当于”。
十一年没有搞电磁了，可能我的说法不恰当，大家忽略我吧！哈哈！廉颇老了，确实不能吃了。嘻嘻！

xiangzi84

我觉得是没有问题的，两个向量图都是电势滞后磁通90°。

标准答案

xiangzi84 发表于 2013-12-11 15:40
我觉得是没有问题的，两个向量图都是电势滞后磁通90°。

你仔细看看永磁电机的相量图，怎么就是电势滞后磁通90°呢？这不是睁着眼睛瞎说吗？

xiangzi84

标准答案 发表于 2013-12-11 17:37
你仔细看看永磁电机的相量图，怎么就是电势滞后磁通90°呢？这不是睁着眼睛瞎说吗？

从时间向量看，不是吗？

标准答案

xiangzi84 发表于 2013-12-12 08:41
从时间向量看，不是吗？

从时间向量看，是吗？？？
如果是，请你解释一下图中jIs*ωs*Ls是超前Is还是滞后Is？

欧阳庆

没有参考相关的资料，此问题应该是一致的，但有可能选用的参考的惯例不一样，通常将同步发电机和同步电机，都采用发电机惯例来画相量图。不一定正确，仅作参考。