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電機調速的功率控制原理

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全球電機網消息:電機調速實質的探討,是關系到近代交流調速發展的重要理論問題。隨著近代變頻調速矢量控制及直接轉矩控制等調速控制理論的提出和實踐,很多有關文獻和論著都把調速的轉矩控制確認為調速的普遍規律宏发彩票登录,并提出調速的實質和關鍵在于電磁轉矩控制。然而,這種觀點尚缺乏理論和實踐的證明,值得商榷。

本文根據電機功率轉換的普遍原理,提出并證明恒轉矩調速的實質在于電機的軸功率控制,轉速調節是功率控制的響應,其關鍵為如何通過電功率控制軸功率。

轉矩控制僅適于恒功率調速,它只是電機調速的局部,而不是調速的普遍規律。變頻調速所依據的是轉矩控制,實際執行的卻是功率控制宏发彩票登录,因此才沒有影響到應用的正確性。

一宏发彩票登录、功率控制與轉矩控制

根據機電能量轉換原理,凡電動機都可劃分為主磁極和電樞兩個功能部分。主磁極的作用是建立主磁場宏发彩票登录,電樞則是與磁場相互作用將電磁功率轉換為軸功率宏发彩票登录。

直流電動機的主磁極和電樞不僅結構鮮明宏发彩票登录,而且功能獨立,無疑符合以上定義。而交流(異步)電動機通常以定子、轉子劃分構成宏发彩票登录,需加說明。

根據所述電樞定義,異步機的軸功率產生于轉子宏发彩票登录宏发彩票登录,因此,異步機真正的電樞是轉子。問題在于定子,一方面定子勵磁產生主磁場,故定子是主磁極宏发彩票登录。另一方面,定子又通過電磁感應為電樞(轉子)輸送電磁功率宏发彩票登录,卻不產生軸功率,因此定子又具有電樞的部分特征宏发彩票登录,這里我們把它稱為偽電樞宏发彩票登录。定子的這種復合功能,是異步機區別于直流機的主要特征。

從電樞輸出角度觀察宏发彩票登录,電動機的軸功率與電磁轉矩機械轉速的關系為:

PM=MΩ (1)

或 Ω=PM/M (2)

公式(2)除了給出了電機轉速與軸功率和電磁轉矩間的量值關系以外,同時表明宏发彩票登录,電機轉速最終只能通過軸功率或電磁轉矩兩種控制獲得調節宏发彩票登录,前者簡稱功率控制,后者簡稱轉矩控制。

1. 功率控制

功率控制是以軸功率PM為調速主控量宏发彩票登录, 作用對象必然是電樞或偽電樞。電磁轉矩在調速穩態時,取決于負載轉矩的大小。

即 M=Mfz (3)

當負載轉矩一經為客觀工況所確定之后,電磁轉矩就唯一地被決定了宏发彩票登录宏发彩票登录,因此電磁轉矩不僅與調速控制無關,而且不能隨意改變其量值。

電磁轉矩對轉速的作用表現在調速的過渡過程,轉矩的變化是轉速響應滯后的結果,此時,功率控制造成電磁轉矩響應。

設電機調速前的穩態轉速為Ω1,軸功率為PM1宏发彩票登录,調速后的穩態轉速為Ω2,相應的軸功率變為PM2宏发彩票登录。 由于電磁轉矩:
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