同步电动机异步全压启动过程的转矩分析

小结
　　综上所述，当n=0.5n0，或者说转差率s=0.5时，n-=0。这时fr-不切割定子绕组，t-= 0。当1》s》0.5时，n-《0，表示fr-力图拉着定子反向转动，因定子不动，其反作用转矩迫使转子正方向旋转，即t-》0，fr-对转子起加速作用。反之，当0《s《0.5时，n-》0，t-《0，fr-起制动作用，特别是转速在约大于0.5n0时，制动转矩最大，对电动机启动影响较大。
　　牵入同步过程分析
　　当同步电动机的转子被异步转矩加速到准同步转速后，异步起动阶段即告结束。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，开始牵入同步阶段。
　　最理想的牵入过程是在功角θ=0时开始，在θ=π之前结束［3］。因为在这段区间内，同步转矩一直为正（即顺极性），转子在同步转矩作用下，不断加速，可顺利的牵入同步。传统的顺极式投励方式是采用转子电量检测法来确定投励时刻。但是，由于电机在进入95%同步转速运行以后，转子感应电压的大小及频率受电机的端电压、负载等影响较大，转子感应电压的幅值和频率均很小。励磁绕组在低转速气隙磁场切割下感应信号微弱，在工况大干扰条件下，转子感应电压波形很容易受到干扰，使得感应电压过零点不明确。因此准确捕捉有用信号困难，难免造成投励失败。
　　目前，采用无转子位置传感器的定子电量法实现最佳顺极性投励方法能够克服以上缺点。该方法是利用同步电动机在异步起动过程中，气隙旋转磁场与转子旋转不同步，根据转子在直轴和交轴位置的磁阻大小按正弦规律变化的情况，转子直轴和交轴交替按转差速率与气隙旋转磁场重合，磁阻的不同必然会引起定子电流变化，定子电流幅值是与直轴和交轴位置以及转差大小有关的一系列“载波”。利用这一特性，通过检测定子电流的幅值确定转子磁极和气隙旋转磁场的相对位子，提高检测的可靠性，能够实现准确投励［3］。
　　由于在异步起动过程中转子经过附加电阻连接起来，励磁绕组中将出现感应电流影响定子电流的分析，因此，在接近50%转速附近切除短接电阻。由于产生过电压的大小与转差率成正比，50%转速时转子励磁绕组中的感应电压只是启动瞬间转子感应电压的一半，已经达到安全电压，同时可以彻底消除负序转矩t-对电动机后半段启动的阻转矩影响。使启动升速的整个过程更平稳、快速；并且也可避免绕组过热烧坏引起的安全事故。
结语
　　通过对同步电动机全压异步启动过程的分析，本文提出在半同步转速处断开励磁绕组的附加短接电阻，具有如下优点：
　　励磁绕组开路后，可以彻底消除负序转矩t-在大于半同步转速后对转子的制动作用，尤其是可以使得半速附近的合成转矩曲线的下凹消失，使得启动阶段加速过程更加快速、平稳。
　　消除了准同步转速时转子感应磁势对定子侧电流的影响，更有利于采用无转子位置传感器的定子电量法检测转子位子，实现准确投励。顺利牵入同步运行。
　　有利于保护附加电阻不因为过热而烧坏，并可以根据具体实际选择电阻阻值，实现更大的起动转矩，适用于带重载启动情况。