Research on “P Theory” of AC Variable Frequency (ACVF) and Formula
屈维谦Qu Weiqian河北省电机工程学会副理事长
Vice President of Hebei Society for Electrical Engineering
摘要:本文针对传统电机学理论存在的问题，对交流电机调速原理进行了新的分析与工业试验，并提出了新的交流电机调速的功率控制理论，即“P”理论。该理论认为：电动机调速源于力学原理，调速的实质在于机械功率的控制，由此，电气控制的调速计有电磁功率和损耗功率控制两种原理，前者改变理想空载转速n0，属于高效率的调速；后者增加转速降，属于低效率的调速。调速的主要性能取决于调速原理，而不是具体的调速方法；同时，给出了异步电机的调速公式。
According to the exist problems of traditional electromechanical theory, this paper make new analysis and industrial test on ac motor speed control principle, propose a new power control theory on ac motor speed control, that is ‘P’ theory. This theory is: motor speed control principle comes from mechanical. Speed regulation is the control of mechanical power in nature. Therefore, electric control speed has two principles that are electromagnetic power and loss power control, the former change ideal running-in speed n0. It is high efficiency, the latter increasing the speed drop ⊿n belonging to low efficiency speed control. The main performance of speed control lies in speed control principle, not specific adjustment speed method. Meanwhile, propose the speed control formula of induction motor.
关键词：P理论; 电磁功率控制; 损耗功率控制; 理想空载转速; 同步转速; 定义式与公式
P theory, electromagnetic power control, ideal no-load rotation, synchronous speed, definition formula and formula
0 问题的提出 理论是指导实践（包括技术）的基础，其重要性不言而喻。公式是理论的数学表达方式，它只能产生于科学实践，或派生于已有的定律、公式，而不能产生于人为的主观意志。定义式则是人为的数学形式，其目的仅在于对某一问题研究的数学式的简化表达，本身并无意义。显然，指导科学实践的只有公式，而不是定义式。
交流调速的理论依据为异步电机转速表达式n=60f1(1-s)/P，该式源于电机学，一直被视为经典理论，200年来几乎无可置疑。然而，随着近代交流调速的发展，传统的调速表达式逐渐暴露出问题。首先是该表达式的产生缺乏科学、严谨的推导证明。另外是不能完整、准确地覆盖调速技术，难以通过实践检验。例如变频调速，按传统表达式只要改变频率即可，但事实上却不是如此，而是必须同时调压，即VVVF（调压+变频）控制。道理何在？究竟是调压为了变频，还是变频为了调压？传统理论无法回答。
为此，本文针对传统理论存在的问题，对交流调速原理进行新的分析，并提出电机调速的实质在于功率控制——P理论，以及新的异步电机调速公式。希望有助于交流调速理论的完善及调速技术的发展。
1 异步电机转速公式的质疑
传统电动机学的异步电机转速表达式是这样建立的。首先，定义转差率s，令
（1） 式中：n1为同步转速；n 为机械转速。
为建立转速与转差率等参数的关系，将式（1）代数变换，得出
（2） 按照数学的逻辑定律，代数变换只改变表达式的形式，并不能改变表达式的性质，可见式（2）仍然是定义式，而非公式。
为建立转速与频率、极对数的联系，借助旋转磁场的同步速公式 ，
（3） 将式（3）代入定义式（2），于是就有
（4） 显然，式（4）只是式（2）的变形，两者没有本质变化，尽管式（3）是公式，但它仅仅起到参数变换作用，并没有改变式（4）的定义式性质。
由此可见，转速表达式（4）是人为的定义式，并非公式，显然，不能成为交流调速的理论依据。