异步机调速原理及转速公式的讨论

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1、异步机调速原理及转速公式的讨论异步机调速原理及转速公式的讨论摘要和直流机一样，异步机转速是由理想空载转速和转速降而合成。同步转速与理想空载转速的运动属性不同，两者没有直接、必然的联系。传统电机学由定义式导出的异步机转速表达式仍然是定义式，不能视为公式，更不能作为指导交流调速的理论依据。异步机理想空载转速表为，高效率调速的关键在于：在主磁通恒定的条件下，控制定子或转子的感应电势（E1或E2）以改变理想空载转速。异步机可等效于直流并激电动机，调速的关键在于使主磁通不变，相当于将并激电动机改变为它激电动机

2、。串级、内馈、双馈调速和调压变频调速的同属于电磁功率控制原理，性能也相似，区别仅在于控制对象不同。转差率和效率是完全不同的两个概念，不能用转差率变化与否来评价调速性能。转差率应具体区分为电转差率和静差率，前者影响的是理想空载转速，后者影响的是转速降。关键词：功率控制电磁功率控制损耗功率控制理想空载转速同步转速电转差率静差率15异步机调速原理及转速公式的讨论引言二十世纪九十年代以来，近代交流调速步入了以变频调速为主导的发展阶段。其间，由于各种新型电力电子器件的支持，使变频调速在低压（380V）、中小容

3、量（200KW以下）方面取得了较大的进展。但是面对高压（6KV-10KV）中大容量领域，由于电力电子器件自身规律的限制，变频调速在技术上遇到了很大困难，无论是“高—低”、“高-低-高”以及多电平串联方案，都在实践中暴露出技术复杂、价格昂贵、效率降低、可靠性较差等缺点，从理论上看，高压变频所面临的问题是违反电力电子器件客观规律的结果5，因为目前几乎所有的电力电子器件，其材料、工艺机理都决定了其属性是低压大电流的。尽管如此，高压变频的势头仍有增无减，除了客观市场需求的拉动以外（诸如高压中大容量的风机泵类

4、节能），主要是“变频调速是唯一的最佳交流调速”理论导向的结果。调速效率和机械特性（包括平滑性及范围）是衡量调速性能的主要标准，变频调速果真是唯一的最佳交流调速吗？事实并非如此。例如串级调速不仅具有和变频调速几乎一致的调速机械特性，而且调速效率还略高于后者2，当然串级调速存在一些缺点，但较比高压变频存在的问题还是容易解决的。根据传统电机学理论，交流调速被划分为变频、变极和变转差率三种方案，在缺乏科学分析的条件下，认定变转差率调速是低效率的，而变极调速又属于有级调速，因此惟有变频调速最佳。例如文献2提出

5、：“变频调速方法与变转差调速方法有本质不同，从高速到低速都可以保持有限的转差率，因而变频调速具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。可以认为，变频调速是交流电动机的一种比较合理和理想的调速方法。”这样，就把变频调速和变转差率调速对立起来，并且完全否定了变转差率调速，显然与事实不符。尽管很多文献试图从转差功率回收角度来解释串级调速，但在调速机理和特性等方面仍未得到深刻、圆满的解答。机理决定性能，具有相同结果的不同事件，必然遵循共同的客观规律。15异步机调速原理及转速公式的讨论既然串级调速和变频调速具有本

6、质的相似特性，那么两者的调速机理应该是一致的。另外，作为科学的调速理论，应该能够明确揭示调速的性能，并且全面准确地指导实践，然而按传统的交流调速“公式”，不但不能判别调速效率及特性等性能，如果按公式单纯地改变异步机的频率（不改变供电电压）或极数（不改变匝数），异步机根本无法正常调速运行。于是传统的交流调速理论和公式就值得商榷了，而且对一些认为已经得出结论的，例如串级调速、变频调速的机理，也需要再讨论和重新认识。理论的意义毋庸赘言，本文的分析研究表明，传统电机学在交流调速分析方面存在很多值得探讨的问题

7、，集中表现在调速的实质；公式的产生逻辑；同步转速与理想空载转速的区别；转差率与效率的关系等关键问题上，本文为此进行了新的分析，并在文献1的交流调速功率控制原理的基础上，提出了新的交流调速公式，希望引起有关各界的关注。1．电机学异步机转速表达式的质疑公式是客观规律的数学表达形式，它只能产生于科学分析和实践，而不能产生于人为的定义。传统电动机学的异步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。由式（1），经代数变换得，（2）15异步机调速原理及转速公式的讨论

8、由于恒等变换不改变等式性质，可见式（2）仍然是定义式，是式（1）的另外一种表达形式。又，由于，（3）将式（3）代入定义式（2），于是。（4）应该注意，式（4）与式（2）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（1）、（2）定义式的性质。因此转速表达式（4）只是人为的定义式，并非公式，自然不能成为交流调速的理论依据，否则就犯了基本的逻辑错误。另外，由表达式（2）决定的同步转速与机械转速的联系，也是人为建立的，以此作为改变同步转速即可以改变