發布日期:2022-04-17 點擊率:48
目前交流調速的理論依據主要是傳統電動機學的異步機轉速公式即 交流調速的發展必須基于調速理論的科學指導,而傳統交流調速在理論和表達式等方面都暴露出很多問題和缺陷,如果不能及時糾正,不僅調速技術無法進步,而且傳統調速理論的傳承,必然將其缺失影響到該學科的學習者,其后果可想而知。 受到受傳統理論的影響,目前學術界較普遍地認為,異步機調速的最佳途徑在于改變同步轉速,對于其它調速方式則不予支持。而且由此得出“變頻調速方法與變轉差調速方法有本質不同,從高速到低速都可以保持有限的轉差率,因而變頻調速具有高效率、寬范圍和高精度的調速性能。可以認為,變頻調速是交流電動機的一種比較合理和理想的調速方法”。這一觀點不僅局限了交流調速的發展,而且也和調速的實踐嚴重不符。 限于篇幅,本文重點討論傳統交流調速的表達式存在的問題,至于所提出的電動機統一調速原理,以及交流調速公式將在另外文章中論述。 1、 公式是客觀規律的數學表達形式,它只能產生于已有的定律和公式,而不能產生于人為的定義。傳統電動機學的異步機轉速表達式是這樣建立的,首先定義轉差率s, 令 : 式中: n1為同步轉速; n 為機械轉速。 由式(1),經代數變換得 由于恒等變換不改變等式性質,可見式(2)仍然是定義式,它是式(1)的另外一種表達形式。 又,由于 將式(3)代入定義式(2),于是 應該注意,式(4)與式(2)沒有本質變化,盡管式(3)是公式,但它僅僅起到n1的代換作用,并沒有改變式(1)、(2)定義式的性質。因此轉速表達式(4)只是人為的定義式,并非公式,自然不能成為交流調速的理論依據。 2、表達式的實踐檢驗 實踐是檢驗定律和公式科學與否的標準。如果 是科學的 1) 變頻調速 按 然而傳統調速公式根本就沒有體現定子電壓U1,更無從顯示調壓的必要性,顯然,這樣嚴重的疏漏對于科學公式是不能容忍的。 2) 變極調速 實際改變極對數p的調速是改變異步機的繞組結構,可以看作兩臺具有公用轉子的異步機的選擇控制。但是,在實際的變極調速中,問題也不是如傳統調速公式所表示的那么簡單。例如將一臺2極異步機,簡單地通過繞組接線的變換改接成4極異步機,繞組的有效串聯匝數不變,結果4極狀態運行下的異步機將嚴重發熱,甚至燒毀。實際的變極調速異步機,結構大概有兩種,一種是雙繞組型,即兩個繞組對應各自的極數,運行時選擇其中一個極數,只有一個對應的繞組工作。另一種是單繞組,在改變極數的同時還要改變繞組的有效匝數,通常,高極數的有效匝數大于低極數的有效匝數,特點為變極+調匝。顯然,傳統公式也沒有全面表達出變極調速實踐的內涵。 3) 變轉差率調速 傳統公式在此方面存在的問題更多。 轉差率是數學量,調速如何操作? 物理公式除了數學意義之外,更主要的是物理內涵,作為物理公式,通常方程左邊(參數)是目的,方程右邊(參數)是實現目的的方法,顯然,這些作為方法的參數只能是物理的而不能是數學的,否則無法操作。 前已敘及,轉差率是人為定義的速度比值,是無法用來控制調速的。例如,效率 改變轉差率的調速性質表達不明 很多調速文獻認為改變轉差率的調速必然降低調速效率,理由似乎是轉差率和效率密切相關,事實上這是一個誤解。 引起轉差率和效率混淆的關鍵在于轉差功率Ps,電機學在異步機分析時,發現轉子不可能完全 將電磁功率全部轉化成機械功率,其中,總要有一部分功率不能完成轉換,進一步研究發現,不能轉化為機械功率的部分總是和轉差率相關,而且有 定義 于是 需要強調指出,轉差功率依然是人為定義的,所表達的含義是電磁功率中所沒有轉化為機械功率的部分。至于這部分功率如何歸屬、如何轉化,定義并沒有明確。 特殊的,當異步機自然運行——即沒有任何人為的干預時,沒有轉化為機械功率的部分——轉差功率唯一的歸屬是損耗,因此,轉差功率在這樣的前提之下和轉子的損耗功率相等,即 注意這種相等僅僅是數值的等量,而且是有條件的,不要因此就把轉差功率誤認為就是損耗功率。可見公式對變轉差率調速的性質沒有表明,而認為變s就是降低效率的觀點缺乏科學依據。 如何改變轉差率實現調速? 基于轉差率無法直接改變,于是,似乎可以根據式1,通過改變n或n1來改變s,其實邏輯錯誤,無法實現。首先不可能設想通過n來改變s,理由是因果不能倒置;其次是n1按式3只有通過改變極數或頻率方可實現,又重復了上述的方法。 鑒于電機學有 等相關表達式,是否可以通過控制轉子頻率f2,或轉子運行電動勢E2s,以及轉差功率Ps改變轉差率?深入研究發現,f2、E2s都只能通過Ps控制才能改變,而這個問題又回到前面的轉差率和效率上了。 由于s僅僅是一個數學量,只有物理量才具有實質意義,因此,即使通過上述的方法實現了轉差率的改變,我們也不能認為改變轉差率才是調速的實質,相反,調速的實質應該是功率控制,這一點,傳統公式也無法自圓其說。 3、結論 傳統電機學的異步機轉速表達式 指導科學實踐的只能是公式(定律)而不能是人為的定義式,因此傳統異步機轉速表達式不能成為調速的科學依據。 異步機的調速實踐和傳統表達式存在諸多矛盾,進一步驗證了傳統表達式存在的問題。,然而研究表明,這一表達式卻是一個定義式,而非公式。定義式是人為的主觀意志,不能作為公式去指導客觀實踐,自然,定義式不能作為調速的理論依據。
的邏輯錯誤
, (1)
, (2)
, (3)
。 (4)
,其指導下的各種調速方法都必須涵蓋在公式的內涵之中,不得出現特殊的意外。
,要實現異步機調速可以單純地改變定子電壓(電流)的頻率f1,然而實踐表明,對于絕大多數的降頻調速,如果單純降頻而不同時降壓,異步機將會損耗增大、劇烈發熱,根本就不能正常調速運行。實際的變頻調速,無一例外地都采取變頻+調壓的控制,而且要求U1/f1——壓頻比近似為常量,近代的有關文獻將其簡稱為“VVVF”控制(實際是變壓、變頻的英文縮寫)。
,要提高效率
,實際可操作的方法只能是降低損耗,不可能直接改變
的數值。傳統公式給出的變S調速方法明顯不具有可操作性。
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,
。
,
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是基于轉差率的人為定義式所產生,雖經數學變換,但依然是定義式而不是公式。
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