同步电动机励磁控制系统对振荡的影响

知识点：并联同步电机振荡

现代同步电动机多采用无刷励磁系统，即同轴装配的同步电动机、旋转整流器、交流主励磁机的无刷励磁系统和静上式副励磁控制柜的无刷励磁控制系统。励磁控制系统设计采用的三相桥式整流电路，除其三相桥式整流电路正常工作的脉动高次谐波，对转子的动态稳定运行产生影响作用外，当其整流电路产生一臂断桥或短路故障时，其高次谐波分量就显著增加。如果此时同步电动机所驱动的机械设备负载力矩特性又是不均匀的，那么两种因素的作用之和将对转子产生非常大的附加谐波力矩，使自由振荡频率突然增大，也就进一步加重了振荡的危害和破坏力。这也是设计者不能忽视无刷励磁系统和无刷励磁控制系统对振荡产生非常重要的影响的因素之一。

电动机设计是一个带有许多未知数的数学运算问题，而且这些未知数之间的关系又非常复杂。如果企图用所设定的简单程序求出这些未知数之间的数学关系并单值地解决电动机经济而合理结构尺寸问题，也是绝对不可能的事。

就电动机设计而言就包含着设计经济性，即新系列的创新开发、设计规律、最适当的结构与尺寸比值、电动机发热与通风冷却的计算，以及新材料、新技术、新工艺的应用等。电机工业发展历史都在展现着这一主题。所以必须强调指出，任何规律性都不可能绝对准确无误，“优化设计”一语并不是电动机最经济的设计方案，也只能理解为“最初始的设计方案”之一，而电动机设计需要根据电动机的性能和类型对设计方案进行对比、分析、调整之后，重新确定。因为要解决电动机设计中诸多未知数之间所存在的很复杂的关系与因素，除了借鉴已被实践所验证的经验外，尚需要凭着设计者所具有技术素质与技术修养、经验、敏感和技术的艺术本能，即素质的新概念。

设计文件中所规定额定功率、额定转速和转子的转动惯量，对于定子铁心内径和长度的选择有着决定性影响。设计为了取得经济性而采取了使用转子轮缘的金属重量来达到所规定的转动惯量的要求值，即设计就必须尽可能地采取较大的定子铁心内径。这也是设计驱动往复式压缩机机械设备所配套用同步电动机的结构特点。虽然定子内径受到最高转速的周速限制，但由于驱动往复式压缩机械设备的转速较低，所以电动机结构都具有定子铁心直径较大而铁心长度较短的结构特点。甚至有的特殊结构设计采用增加转子轮辐板厚度或放长转子轮辋的边缘轴向长度至一定数值以增大电动机的转动惯量，具体按式（1）。

L₀=L_t+(0.2~0.6)...........................（1）

式（1）中：

L₀——转子轮辋边缘轴向长度（m）

L_t——定子铁芯长度（m）

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