负载换相同步电动机的机械特性

    当电动机带上机械负载后，其转速将随负载转矩的增加而略有下降。负载换相同步电动机的平均转矩可由输入电磁功率Pd及角速度ω求出，即

    (2-14)

    因为前已假设Ed≈Ud，将式(2-10)代入并整理得

    (2-15)

式中，CM为转矩系数，且CM=K1N1pm。

    由上式可见，该电动机的平均转矩公式与他励直流电动机的转矩公式T=CMΦI十分相似。必须指出，由于负载换相同步电动机每相绕组通过的不是连续的直流电流，因而该电动机产生的瞬时转矩是脉动的。由于采用电流型变频器，故可通过控制电动机的电流来直接控制转矩。

    将式(2-15)代入到式(2-11)中便得到类似直流电动机的机械特性方程式为

    (2-16)

    当励磁磁通保持一定时，可以绘出一组相互平行的机械特性曲线，如图2-19所示。由图可见，它和他励直流电动机的机械特性一样，特性很硬，转差小，且当Ed=20 V时才发生堵转。因此，负载换相同步电动机有可能在很低的转速情况下稳定运行，从而具有较宽的调速范围。一般负载换相同步电动机在开环控制时的调速范围可达D=10~20。

    图2-19    负载换相同步电动机调压时的机械特性曲线

    至此，已介绍了两种自控式同步电动机变频器，其共同之处是逆变器的电路拓扑结构与一般变频器十分相似，特别是负载换相同步电动机就是由常规的晶闸管变频器供电，但它们的机械特性又和他励直流电动机一样。其原因是由于通过自控式变频电源已改变了同步电动机的特性。由于在电机轴卜装有位置传感器，变频器各开关的通断由位置传感器决定，从而使变频器的频率跟随电机的速度而变化。在下面的章节里，还将阐述异步电动机的矢量控制变频器。矢量控制的日的也是把异步电动机的固有特性改造为他励直流电动机的线性特性。但在信号处理方面比自控式同步机变频复杂得多，不仅用到转速检测信号（矢量控制用于磁场定向控制），而且把信号经过复杂运算后来控制逆变器开关。因此，任何交流调速线路均不能仅靠电路拓扑结构来判断电动机的机械特性。

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