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法律研究同步电动机的振荡现象 – 原因、影响及抑制
同步电动机的振荡现象
振荡是指同步电动机转子围绕其稳态位置或平衡状态发生的振动现象。因此，振荡意味着同步电动机转子速度的短暂波动。
在同步电动机中，当产生的电磁转矩等于并与负载转矩相反时，这种情况称为“平衡状态”或“稳态条件”。
在稳态下，同步电动机的转子以同步速度运行，从而保持转矩角 (δ) 的恒定值。如果负载转矩突然发生变化，则电动机的平衡会被破坏，并且电磁转矩 $(\tau_{e})$ 和负载转矩 $(\tau_{l})$ 之间存在差异，这会改变电动机的速度。此差值转矩由下式给出：
$$\mathrm{\tau_{e}-\tau_{l}=J\frac{dω}{dt}\:\:\:\:\:\:...(1)}$$
其中，
J 是转子的转动惯量，并且
ω 是转子的角速度。
由于电动机负载转矩的突然变化（增加），电动机的速度暂时下降，并且转矩角 (δ) 增加以恢复平衡状态和同步速度。
同步电动机的电磁转矩由下式给出：
$$\mathrm{\tau_{e}=\frac{3VE_{f}}{ω_{s}X_{S}}Sinδ\:\:\:\:\:\:...(2)}$$
随着转矩角 (δ) 的增加，根据公式 (2) 可以看出电磁转矩也随之增加。结果，电动机加速。当转子达到同步速度时，转矩角 (δ) 大于新稳态条件所需的新值 (δ)'。因此，由于转子加速超过同步速度，转矩角 (δ) 降低。在电磁转矩等于负载转矩的点，稳态条件未恢复，因为在这一点上转子的速度大于同步速度。因此，转子继续向后摆动，转矩角继续减小。当转矩角 (δ) 小于新稳态条件所需的新值 (δ)' 时，负载转矩大于电磁转矩。因此，电动机开始减速。转矩角 (δ) 再次增加。因此，转子围绕同步速度和转矩角新所需值 (δ)' 振荡，然后达到新的平衡状态。
这种同步电动机转子围绕其最终稳态位置振荡的现象称为**振荡**。
由于在转子振荡期间，向量 Ef 的相位相对于向量 V 变化，因此，振荡也称为相位摆动。
振荡的原因
以下可能是同步电动机振荡的原因：
电动机机械负载的突然变化。
励磁电流的突然变化。
负载转矩的周期性变化。
电动机连接到的电力系统中发生的故障。
振荡的影响
同步电机振荡的影响如下：
它可能导致失去同步。
振荡增加了发生共振的可能性。当转矩分量的频率等于同步机的振荡频率时，可能会发生共振。
同步电机转子轴上可能会产生较大的机械应力。
振荡增加了机器的损耗。
它会增加同步机的温度。
它会干扰同步电机连接到的供电系统。
振荡的抑制
通过采用以下技术，可以减少同步电机中的振荡：
可以通过使用阻尼绕组来减少振荡。
可以通过使用飞轮来减少振荡。需要将一个大型且重的飞轮连接到转子上。这增加了转子的惯性，并有助于保持转子速度恒定。
还可以通过设计具有合适的同步功率系数的同步电机来减少振荡。
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