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法律研究同步電動機的振盪現象 – 原因、影響及抑制
同步電動機的振盪現象
振盪是指同步電動機轉子圍繞其穩態位置或平衡狀態發生的振動現象。因此，振盪意味著同步電動機轉子速度的短暫波動。
在同步電動機中，當產生的電磁轉矩等於並與負載轉矩相反時，這種情況稱為“平衡狀態”或“穩態條件”。
在穩態下，同步電動機的轉子以同步速度執行，從而保持轉矩角 (δ) 的恆定值。如果負載轉矩突然發生變化，則電動機的平衡會被破壞，並且電磁轉矩 $(\tau_{e})$ 和負載轉矩 $(\tau_{l})$ 之間存在差異，這會改變電動機的速度。此差值轉矩由下式給出：
$$\mathrm{\tau_{e}-\tau_{l}=J\frac{dω}{dt}\:\:\:\:\:\:...(1)}$$
其中，
J 是轉子的轉動慣量，並且
ω 是轉子的角速度。
由於電動機負載轉矩的突然變化（增加），電動機的速度暫時下降，並且轉矩角 (δ) 增加以恢復平衡狀態和同步速度。
同步電動機的電磁轉矩由下式給出：
$$\mathrm{\tau_{e}=\frac{3VE_{f}}{ω_{s}X_{S}}Sinδ\:\:\:\:\:\:...(2)}$$
隨著轉矩角 (δ) 的增加，根據公式 (2) 可以看出電磁轉矩也隨之增加。結果，電動機加速。當轉子達到同步速度時，轉矩角 (δ) 大於新穩態條件所需的新值 (δ)'。因此，由於轉子加速超過同步速度，轉矩角 (δ) 降低。在電磁轉矩等於負載轉矩的點，穩態條件未恢復，因為在這一點上轉子的速度大於同步速度。因此，轉子繼續向後擺動，轉矩角繼續減小。當轉矩角 (δ) 小於新穩態條件所需的新值 (δ)' 時，負載轉矩大於電磁轉矩。因此，電動機開始減速。轉矩角 (δ) 再次增加。因此，轉子圍繞同步速度和轉矩角新所需值 (δ)' 振盪，然後達到新的平衡狀態。
這種同步電動機轉子圍繞其最終穩態位置振盪的現象稱為**振盪**。
由於在轉子振盪期間，向量 Ef 的相位相對於向量 V 變化，因此，振盪也稱為相位擺動。
振盪的原因
以下可能是同步電動機振盪的原因：
電動機機械負載的突然變化。
勵磁電流的突然變化。
負載轉矩的週期性變化。
電動機連線到的電力系統中發生的故障。
振盪的影響
同步電機振盪的影響如下：
它可能導致失去同步。
振盪增加了發生共振的可能性。當轉矩分量的頻率等於同步機的振盪頻率時，可能會發生共振。
同步電機轉子軸上可能會產生較大的機械應力。
振盪增加了機器的損耗。
它會增加同步機的溫度。
它會干擾同步電機連線到的供電系統。
振盪的抑制
透過採用以下技術，可以減少同步電機中的振盪：
可以透過使用阻尼繞組來減少振盪。
可以透過使用飛輪來減少振盪。需要將一個大型且重的飛輪連線到轉子上。這增加了轉子的慣性，並有助於保持轉子速度恆定。
還可以透過設計具有合適的同步功率係數的同步電機來減少振盪。
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