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發(fā)布日期:2022-04-17 點擊率:60
目前交流調(diào)速的理論依據(jù)主要是傳統(tǒng)電動機(jī)學(xué)的異步機(jī)轉(zhuǎn)速公式即 交流調(diào)速的發(fā)展必須基于調(diào)速理論的科學(xué)指導(dǎo),而傳統(tǒng)交流調(diào)速在理論和表達(dá)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(diào)速技術(shù)無法進(jìn)步,而且傳統(tǒng)調(diào)速理論的傳承,必然將其缺失影響到該學(xué)科的學(xué)習(xí)者,其后果可想而知。 受到受傳統(tǒng)理論的影響,目前學(xué)術(shù)界較普遍地認(rèn)為,異步機(jī)調(diào)速的最佳途徑在于改變同步轉(zhuǎn)速,對于其它調(diào)速方式則不予支持。而且由此得出“變頻調(diào)速方法與變轉(zhuǎn)差調(diào)速方法有本質(zhì)不同,從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率,因而變頻調(diào)速具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能。可以認(rèn)為,變頻調(diào)速是交流電動機(jī)的一種比較合理和理想的調(diào)速方法”。這一觀點不僅局限了交流調(diào)速的發(fā)展,而且也和調(diào)速的實踐嚴(yán)重不符。 限于篇幅,本文重點討論傳統(tǒng)交流調(diào)速的表達(dá)式存在的問題,至于所提出的電動機(jī)統(tǒng)一調(diào)速原理,以及交流調(diào)速公式將在另外文章中論述。 1、 公式是客觀規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)形式,它只能產(chǎn)生于已有的定律和公式,而不能產(chǎn)生于人為的定義。傳統(tǒng)電動機(jī)學(xué)的異步機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式是這樣建立的,首先定義轉(zhuǎn)差率s, 令 : 式中: n1為同步轉(zhuǎn)速; n 為機(jī)械轉(zhuǎn)速。 由式(1),經(jīng)代數(shù)變換得 由于恒等變換不改變等式性質(zhì),可見式(2)仍然是定義式,它是式(1)的另外一種表達(dá)形式。 又,由于 將式(3)代入定義式(2),于是 應(yīng)該注意,式(4)與式(2)沒有本質(zhì)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(zhì)。因此轉(zhuǎn)速表達(dá)式(4)只是人為的定義式,并非公式,自然不能成為交流調(diào)速的理論依據(jù)。 2、表達(dá)式的實踐檢驗 實踐是檢驗定律和公式科學(xué)與否的標(biāo)準(zhǔn)。如果 是科學(xué)的 1) 變頻調(diào)速 按 然而傳統(tǒng)調(diào)速公式根本就沒有體現(xiàn)定子電壓U1,更無從顯示調(diào)壓的必要性,顯然,這樣嚴(yán)重的疏漏對于科學(xué)公式是不能容忍的。 2) 變極調(diào)速 實際改變極對數(shù)p的調(diào)速是改變異步機(jī)的繞組結(jié)構(gòu),可以看作兩臺具有公用轉(zhuǎn)子的異步機(jī)的選擇控制。但是,在實際的變極調(diào)速中,問題也不是如傳統(tǒng)調(diào)速公式所表示的那么簡單。例如將一臺2極異步機(jī),簡單地通過繞組接線的變換改接成4極異步機(jī),繞組的有效串聯(lián)匝數(shù)不變,結(jié)果4極狀態(tài)運(yùn)行下的異步機(jī)將嚴(yán)重發(fā)熱,甚至燒毀。實際的變極調(diào)速異步機(jī),結(jié)構(gòu)大概有兩種,一種是雙繞組型,即兩個繞組對應(yīng)各自的極數(shù),運(yùn)行時選擇其中一個極數(shù),只有一個對應(yīng)的繞組工作。另一種是單繞組,在改變極數(shù)的同時還要改變繞組的有效匝數(shù),通常,高極數(shù)的有效匝數(shù)大于低極數(shù)的有效匝數(shù),特點為變極+調(diào)匝。顯然,傳統(tǒng)公式也沒有全面表達(dá)出變極調(diào)速實踐的內(nèi)涵。 3) 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 傳統(tǒng)公式在此方面存在的問題更多。 轉(zhuǎn)差率是數(shù)學(xué)量,調(diào)速如何操作? 物理公式除了數(shù)學(xué)意義之外,更主要的是物理內(nèi)涵,作為物理公式,通常方程左邊(參數(shù))是目的,方程右邊(參數(shù))是實現(xiàn)目的的方法,顯然,這些作為方法的參數(shù)只能是物理的而不能是數(shù)學(xué)的,否則無法操作。 前已敘及,轉(zhuǎn)差率是人為定義的速度比值,是無法用來控制調(diào)速的。例如,效率 改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速性質(zhì)表達(dá)不明 很多調(diào)速文獻(xiàn)認(rèn)為改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速必然降低調(diào)速效率,理由似乎是轉(zhuǎn)差率和效率密切相關(guān),事實上這是一個誤解。 引起轉(zhuǎn)差率和效率混淆的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)差功率Ps,電機(jī)學(xué)在異步機(jī)分析時,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子不可能完全 將電磁功率全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率,其中,總要有一部分功率不能完成轉(zhuǎn)換,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),不能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率的部分總是和轉(zhuǎn)差率相關(guān),而且有 定義 于是 需要強(qiáng)調(diào)指出,轉(zhuǎn)差功率依然是人為定義的,所表達(dá)的含義是電磁功率中所沒有轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率的部分。至于這部分功率如何歸屬、如何轉(zhuǎn)化,定義并沒有明確。 特殊的,當(dāng)異步機(jī)自然運(yùn)行——即沒有任何人為的干預(yù)時,沒有轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率的部分——轉(zhuǎn)差功率唯一的歸屬是損耗,因此,轉(zhuǎn)差功率在這樣的前提之下和轉(zhuǎn)子的損耗功率相等,即 注意這種相等僅僅是數(shù)值的等量,而且是有條件的,不要因此就把轉(zhuǎn)差功率誤認(rèn)為就是損耗功率。可見公式對變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的性質(zhì)沒有表明,而認(rèn)為變s就是降低效率的觀點缺乏科學(xué)依據(jù)。 如何改變轉(zhuǎn)差率實現(xiàn)調(diào)速? 基于轉(zhuǎn)差率無法直接改變,于是,似乎可以根據(jù)式1,通過改變n或n1來改變s,其實邏輯錯誤,無法實現(xiàn)。首先不可能設(shè)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(shù)或頻率方可實現(xiàn),又重復(fù)了上述的方法。 鑒于電機(jī)學(xué)有 等相關(guān)表達(dá)式,是否可以通過控制轉(zhuǎn)子頻率f2,或轉(zhuǎn)子運(yùn)行電動勢E2s,以及轉(zhuǎn)差功率Ps改變轉(zhuǎn)差率?深入研究發(fā)現(xiàn),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(zhuǎn)差率和效率上了。 由于s僅僅是一個數(shù)學(xué)量,只有物理量才具有實質(zhì)意義,因此,即使通過上述的方法實現(xiàn)了轉(zhuǎn)差率的改變,我們也不能認(rèn)為改變轉(zhuǎn)差率才是調(diào)速的實質(zhì),相反,調(diào)速的實質(zhì)應(yīng)該是功率控制,這一點,傳統(tǒng)公式也無法自圓其說。 3、結(jié)論 傳統(tǒng)電機(jī)學(xué)的異步機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式 指導(dǎo)科學(xué)實踐的只能是公式(定律)而不能是人為的定義式,因此傳統(tǒng)異步機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式不能成為調(diào)速的科學(xué)依據(jù)。 異步機(jī)的調(diào)速實踐和傳統(tǒng)表達(dá)式存在諸多矛盾,進(jìn)一步驗證了傳統(tǒng)表達(dá)式存在的問題。,然而研究表明,這一表達(dá)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(dǎo)客觀實踐,自然,定義式不能作為調(diào)速的理論依據(jù)。
的邏輯錯誤
, (1)
, (2)
, (3)
。 (4)
,其指導(dǎo)下的各種調(diào)速方法都必須涵蓋在公式的內(nèi)涵之中,不得出現(xiàn)特殊的意外。
,要實現(xiàn)異步機(jī)調(diào)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(shù)的降頻調(diào)速,如果單純降頻而不同時降壓,異步機(jī)將會損耗增大、劇烈發(fā)熱,根本就不能正常調(diào)速運(yùn)行。實際的變頻調(diào)速,無一例外地都采取變頻+調(diào)壓的控制,而且要求U1/f1——壓頻比近似為常量,近代的有關(guān)文獻(xiàn)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(shù)值。傳統(tǒng)公式給出的變S調(diào)速方法明顯不具有可操作性。
,
,
。
,
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是基于轉(zhuǎn)差率的人為定義式所產(chǎn)生,雖經(jīng)數(shù)學(xué)變換,但依然是定義式而不是公式。
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