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交流调速的功率控制原理

时间:2018-01-17 理工毕业论文 我要投稿
摘要:本文根据电动机最基本的电—机能量转换原理,对交流调速的实质进行了新的,并得出交流调速的实质是功率控制的结论。交流调速的所有都可归结为电磁功率和损耗功率两种控制方案,电磁功率控制改变的是理想空载转速,调速是高效率的;损耗功率控制增大的是转速降,调速是低效率的。
关键词:交流调速功率控制效率
Abstract:Accordingtotheelectromechanicalenergyconversionprinciple,theessenceof
ACspeedregulationisanalyzedthoroughly;moreover,acreativeconclusionthatthe
essenceofACspeedregulationliesinthepowercontrolisdrawninthispaper.Infact,
alltheACspeedregulationapproachescanbegeneralizedintwobasicstrategies,
electromagneticpowercontrolandlosspowercontrol.formeristoadjusttheideal
no-loadrotationspeed,andthuspossesseshighefficiency.Whereas,thelatteristoregulate
therotationspeeddepression,andthuspossesseslowefficiency.
Keywords:ACspeedregulationPowercontrolEfficiency
[中图分类号]TM343[标识码]B文章编码1561-03(2003)-03-0024-031引言
交流调速实质的讨论,是关系到近代交流调速的重要。尽管传统电机学对此作了较深入的分析,但所给出的异步机转速表达式却是由转差率定义式变换而产生的,即根据上述的转速“定义式”,异步机被传统理论人为地划分为变频、变极和变转差率三种调速方案,文献1还认为“变频和变转差率调速有本质不同,在所有交流调速中,变频调速的效率最高(理由是转差率不变)是最合理和理想的方法”。这种观点既缺乏理论依据也与实践不符,例如串级、双馈调速和变频调速相比,机械特性和调速效率都很接近,并没有本质不同。
有鉴于此,本文根据电动机最基本的电-机能量转换原理,重新探讨异步机调速的原理,所得出的功率控制理论虽然导由异步机,但结论基本适用于所有电动机。
2电动机模型与功率控制原理
电动机是将电能转换成机械能的设备,因此可以普遍地表达为图1的两端口。
由电动机输出端口观察,根据动力学原理
(1)
式中:Pm为输出机械功率
T为输出转矩即电磁转矩
Ω为角速度由此可见,电动机调速的方法有两种:一是控制电磁功率,所改变的是理想空载转速;二是增大损耗功率,以增大转速降。公式(6)是电动机调速普遍的表达式。
2异步机模型与功率控制调速原理
异步机是电动机的一种,其调速原理必然服从上述的普遍调速。根据能量转换原理,异步机可以等效成图2的网络模型。异步机的定子通过旋转磁场的作用,将电磁功率传输给转子,因此旋转磁场可以等效为电磁功率的传输通道,即图2中的感应通道。在磁场的作用下,转子电磁功率除损耗外转化为机械功率,这种电磁感应通道的特点是交流机与直流机本质的区别。
异步机按转子型式可分为鼠笼型和绕线型,前者转子是封闭短路的,因此只有一个机械功率输出端口;后者转子是开启的,因此具有机械功率和电功率两个端口。转子的电功率端口可以通过电传导与外电路进行功率交换。
异步机调速可以通过定子口或转子口实施功率控制调速,分别控制电磁功率或损耗功率。前者改变的是理想空载转速,调速效率较高,机械特性为平行曲线;后者增大转速降,调速效率较低,机械特性为汇交曲线。
应该注意同步转速和理想空载转速的区别,同步转速n1是旋转磁场的变化速度,理想空载转速n0是假定、转子全部电磁功率都转换为机械功率的机械速度。电动机的速度显然与n0密切相关,而与同步转速没有直接、必然的联系。
3恒转矩的电磁功率控制调速
所谓恒转矩调速,是指额定输出转矩能力不变的调速,特点是主磁通Φm不变。恒转矩调速可以通过定子或转子的电磁功率控制实现,但在定子控制时,必须要注意主磁通Φm的恒定。

3.1定子电磁功率控制--变频调速的原理
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