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防爆振动电机内产生附加的饱和效应

永磁防爆振动电机堵转时,由于永磁体所产生的方向固定的磁场会在防爆振动电机内产生附加的饱和效应,且转子位置不同时永磁体磁场对各相磁路饱和程度的影响也不同,这使得永磁防爆振动电机的堵转特性相比于普通感应防爆振动电机呈现不同的特点。在研究一台55kw角接永磁防爆振动电机堵转饱和效应时发现,其稳态堵转电流的三相幅值明显不等,且随着转子堵转位置的不同而呈现规律性的变化。当永磁体轴线与定子某相绕组轴线重合时,永磁体磁场会使该相磁路更加饱和,在施加三相对称电压时该相电流幅值将大于其它两相。

防爆振动电机的堵转电流是体现其起动性能的一项重要指标,国标GB755一87《旋转防爆振动电机基本技术要求》规定,堵转电流为防爆振动电机在额定频率额定电压和转子在所有转角位置堵住时从供电线路输入的稳态电流有效值。在对自起动稀土永磁同步防爆振动电机进行测试过程中发现,永磁防爆振动电机堵转时三相电流有效值明显不等,且各相电流正负半波不对称。当堵转位置变化时,三相稳态堵转电流有效值以及各相电流正、负半波的不对称程度也随之改变。由于永磁防爆振动电机与普通感应防爆振动电机相比有两个明显不同的特点:其一是转子磁路结构明显不对称,其二是永磁体的存在会对磁路产生附加的饱和。下面分别就这两方面对堵转电流的影响进行分析。

为充分考虑永磁防爆振动电机起动过程中的饱和效应、齿槽效应以及各种原因引起的转矩脉动情况,本章以时步有限元为工具,对自起动永磁防爆振动电机的整个起动过程进行了系统的分析。首先,以一台22kw永磁防爆振动电机为例,分析了不同堵转位置对堵转电流和堵转转矩的影响,并揭示其内在原因。其次,对永磁防爆振动电机起动过程中的平均转矩进行了系统的分析,发现即使在恒定的转速下,平均电磁转矩也呈现有规律的波动,即永磁防爆振动电机起动过程中的平均电磁转矩一转差率曲线并不唯一。最后,对影响永磁防爆振动电机起动瞬态特性的主要因素进行了研究,比较了初始转子位置和通电相角对永磁防爆振动电机起动冲击电流、冲击转矩以及总体起动过程的影响,同时分析了线路阻抗对永磁防爆振动电机起动性能以及稳态运行的影响。

负序电流产生的原因及其对各相电流的影响可解释如下:当防爆振动电机堵转运行时,在频率为f的三相对称电源的作用下绕组中会产生正序的交流电流,同时转子绕组中也感应出相同频率的电流,定转子电流会在气隙中产生同步速旋转的磁动势。由于转子d、q轴磁路的不对称,同步旋转磁动势在磁阻大的位置产生的磁密幅值较小而磁阻小的位置产生的磁密幅值较大,从而可将合成磁场分解为正、反两个方向旋转的磁场。反向旋转的磁场会在定子绕组中产生负序电流,而该负序电流会尽可能地削弱d、q轴磁路的不对称而引起的磁密波动,即增强d轴磁路的磁动势而减小q轴磁路的磁动势。因此正负序电流产生的旋转磁动势必然在转至d轴方向时幅值达到最大,至q轴方向时幅值最小。



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