防爆振動電機內產生附加的飽和效應

永磁防爆振動電機堵轉時，由于永磁體所產生的方向固定的磁場會在防爆振動電機內產生附加的飽和效應，且轉子位置不同時永磁體磁場對各相磁路飽和程度的影響也不同，這使得永磁防爆振動電機的堵轉特性相比于普通感應防爆振動電機呈現不同的特點。在研究一臺55kw角接永磁防爆振動電機堵轉飽和效應時發現，其穩態堵轉電流的三相幅值明顯不等，且隨著轉子堵轉位置的不同而呈現規律性的變化。當永磁體軸線與定子某相繞組軸線重合時，永磁體磁場會使該相磁路更加飽和，在施加三相對稱電壓時該相電流幅值將大于其它兩相。

防爆振動電機的堵轉電流是體現其起動性能的一項重要指標，國標GB755一87《旋轉防爆振動電機基本技術要求》規定，堵轉電流為防爆振動電機在額定頻率額定電壓和轉子在所有轉角位置堵住時從供電線路輸入的穩態電流有效值。在對自起動稀土永磁同步防爆振動電機進行測試過程中發現，永磁防爆振動電機堵轉時三相電流有效值明顯不等，且各相電流正負半波不對稱。當堵轉位置變化時，三相穩態堵轉電流有效值以及各相電流正、負半波的不對稱程度也隨之改變。由于永磁防爆振動電機與普通感應防爆振動電機相比有兩個明顯不同的特點：其一是轉子磁路結構明顯不對稱，其二是永磁體的存在會對磁路產生附加的飽和。下面分別就這兩方面對堵轉電流的影響進行分析。

為充分考慮永磁防爆振動電機起動過程中的飽和效應、齒槽效應以及各種原因引起的轉矩脈動情況，本章以時步有限元為工具，對自起動永磁防爆振動電機的整個起動過程進行了系統的分析。首先，以一臺22kw永磁防爆振動電機為例，分析了不同堵轉位置對堵轉電流和堵轉轉矩的影響，并揭示其內在原因。其次，對永磁防爆振動電機起動過程中的平均轉矩進行了系統的分析，發現即使在恒定的轉速下，平均電磁轉矩也呈現有規律的波動，即永磁防爆振動電機起動過程中的平均電磁轉矩一轉差率曲線并不唯一。最后，對影響永磁防爆振動電機起動瞬態特性的主要因素進行了研究，比較了初始轉子位置和通電相角對永磁防爆振動電機起動沖擊電流、沖擊轉矩以及總體起動過程的影響，同時分析了線路阻抗對永磁防爆振動電機起動性能以及穩態運行的影響。

負序電流產生的原因及其對各相電流的影響可解釋如下：當防爆振動電機堵轉運行時，在頻率為f的三相對稱電源的作用下繞組中會產生正序的交流電流，同時轉子繞組中也感應出相同頻率的電流，定轉子電流會在氣隙中產生同步速旋轉的磁動勢。由于轉子d、q軸磁路的不對稱，同步旋轉磁動勢在磁阻大的位置產生的磁密幅值較小而磁阻小的位置產生的磁密幅值較大，從而可將合成磁場分解為正、反兩個方向旋轉的磁場。反向旋轉的磁場會在定子繞組中產生負序電流，而該負序電流會盡可能地削弱d、q軸磁路的不對稱而引起的磁密波動，即增強d軸磁路的磁動勢而減小q軸磁路的磁動勢。因此正負序電流產生的旋轉磁動勢必然在轉至d軸方向時幅值達到最大，至q軸方向時幅值最小。