交流调速的“P理论”及其公式研究

添加时间：2012-06-10 16:30:16 来源：爱中国能源网

3.2定子的电磁功率控制与调速公式
从P理论角度看，定子电磁功率控制只有通过对输入电功率P1的控制方可实现，且有
（15） 显然，上式中的电源相数m1不能成为控制量，而电流取决于客观存在的负载转矩，也不能成为调速的控制量，因此改变P1的唯一参量是定子电压U1。
然而，单纯调压却将破坏的原则，这是由于异步电机的定子同时具有激磁功能的缘故。根据电机学，异步电机的主磁通为
（16） 定子电势E1是平衡电源电压U1的主要物理量，忽略阻抗压降的影响，有，故主磁通可近似表为
（17） 可见，定子单纯调压必然引起主磁通减小，为了在调压时使主磁通不变，唯一的方法是与调压同比变频。
     由此可见，所谓的变频调速，实际是“调压+变频（VVVF）”的调速，且变频并非是调速原理所在，而是不得已而为之的辅助措施。
为了导出定子控制的理想空载转速公式，按照异步电机的变压器原理，转子开路电势E2由定子电势E1感应而生，且 ,其中的kV为变比常数。因此，公式（14）可改写成
（18） 如前所述，调速有“恒磁调压”和“恒压弱磁”等两种方法，前者需要辅以变频，属恒转矩调速；后者则要恒压升频，属恒功率调速。
4．交直流调速的等效
     传统理论认为，交直流电动机原理不同，调速原理也迥然有别。但是，如果将本文的异步电机理想空载转速的公式和直流电动机相应的公式对比，就会发现两者几乎完全一致。事实上，交直流电动机的调速都必然遵循“P理论”，于是这种相似就不难理解了。
4.1定子等效的直流机
     异步电机的定子同时具有激磁和产生电磁功率两个主要功能，这和直流并激电动机的功能是完全一致的，因此，从定子角度观察，异步电机可等效为图2的直流并激电动机。其中，定子的激磁功能等效为直流机的主磁极XL，电磁功率传输功能等效为电枢ES。需要注意的是，由于定子不能直接将电磁功率转化成机械功率，而是通过电磁感应传输给转子，然后由后者完成机械功率的转化，因此，如果将电枢定义为“将电磁功率转化为机械功率的部件”，定子还不是完整的电枢，应该称为“伪电枢”。
图2 定子等效的直流机
     众所周知，要实现并激电动机的恒转矩调速，必须将主磁极和电枢分离，调速控制单独针对电枢进行。将并激电动机改接为磁极独立的它激电动机是简单的，只要将磁极的引线与电枢拆开即可。但是对于异步电机定子，磁极和电枢并无实际的连接线，要将其改变为磁极、伪电枢各自独立的模式，使磁极独立，磁通恒定，只有采用辅助的变频办法。

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