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从交流电枢的视角更新对直流电动机的认识_论文

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2 1 . o4 0 0 N .  从交流 电枢 的视 角更新对直流 电动机 的认 识  从 交 流 电枢 的视 角 更 新 对 直 流 电动 机 的认 识  童钟 良  ( 海 工程技 术 大 学 , 海 上 上 2 12 ) 0 6 0  摘 要 :三 种基 本类型 的电机可按频 率特征来分辨 , 流 电动 机其 实是频 率 自控的交 流 电动机 。无换  直 向器 电 动 机 本 是 直 流 电动 机 的新 发展 并 不 会 转 型 为 同步 电 动 机 的 。   关键词 :电机 ; 恒频 ; 频率约束 ; 率 自控  频 1 前言  直 流 电动 机 由于无 刷化 的结果 转 型归 到 同步 电动机  之 后它 作 为三 大基 本机 种 之一 的地 位今 后会 不会 动  旋转 电机 有 三 个 基 本 类 型 , 新 * 出版 的 《 在 中  国电气工 程大 典 》 电机 工程 卷 中很 重 视 对 电机分 类  摇 ? 因为 只须看 结 构 便 可 认 定 同步 电动 机 , 末 再  那 对 它施 加不 同的外 界 条 件 , 步 电动 机 便 既 是 恒 速  同 问题 的阐述 。传 统分 类 中形 成 了直 流 电机 、 应 电  感 机和 同步 电机 三大 基本 电机种类 。 电机学 基本 原理  按 这 三大 机种 组织 教学 内容 。工厂 和研 究 所按 此三  大机 种进行 分 工 和 研 究 、 计 和 制 造 。 而这 三 大 机  设 电机又 非恒 速 电机 , 既有 零 斜 率 的机 械 特 性 又 有 倾  斜 的机 械特 性 , 不 能 自行 起 动 又可 解 决 自行 起 动  既 问题 , 行 中既 容 易失 步 与振 荡 又 不 会 失 步 与 发 生  运 振荡 , 调速 性 能既 不理 想 现在 又能 够满 意地 调速 , 其   种 又 有着 各 自不 同 的应 用 领 域 ¨ 。这 段 论 述 虽 是    发展 至今 的同步 电动机竞 变 得性 能 如此 多样 化 了。   实 际上 , 单凭 结 构辨 认 电机 无 助 于 电机 学 科 的  纵深 发展 。相 反 地 , 只有 正 确 地 分 辨 电机 的类 型才  会 对 电机 的发展 和技 术创 新 提供 有益 的启 示 。   2 同步 电动 机 的特 点是 频 率恒定 但 功角 无羁    中肯 , 自 出现无换 向器电动机之后却遇到 了新  但 从 问题 。该 书 中接着 谈 到 : 于全 新 的机 电一 体 化 电  由 机 的 出现 , 冲击 了传 统 电机 的理 论 和 分 类 。从 电机  本 体看 , 无刷 直 流 电 动机 完 全 是 一 个 永 磁 同步 电动  机 结构 , 只是 电流 波形 为 方 波 , 流 电 的 频 率 自控 , 交   故 也称 为 自同步 的永 磁 同步 电动 机 。至 于利 用 自同  同步 电动 机 为何 不能 自起 动 ?借 助它 的相 量 图  就 能 说 明 。相 量 本是 用 转 动 有 向线 段 表 示 的 , 量  相 转 动 的角 速度 代表 它所 描 述物 理量 的角频率 。举 出  最 简单 的隐极 同 步 电动 机 相 量 图为 例 , 中端 电压  其 相 量  、 电枢 电 流 相 量 ,的 转 动 角 速 度 就 是 电 网角  步 原理 的磁 场定 向永 磁 同 步 电机 , 让 电枢 绕 组 流  是 过 三相 正弦 交变 电流 , 定 子 磁 场 始 终 保 持 与 转 子  使 磁 场垂直 , 既是 同步 电机 又 具 有 直 流 电机 的 控制  它 性 能 。文 中还提 到 : 这 些全 新 电机 的分 类 , 同学  对 不 者 有不 同看 法 , 至今仍 在 争议 之 中 J  。 国内外 文献 几乎 都说 自控 变 频调 速 系统 中 的电  动机 是 同步 电动机 。可是 , 电机 业 内人 士早 有共 识 :   频 率 ∞ 。而 (   由直 流 励 磁 引 起 的 ) 载 电 动势 相 量  空 的转 动角 速度 则 取决 于转 子 转 动 的 电角 速 度  。   当电动 机牵 入 同步 之后 进入 稳定 运 转时 C   。所  O= 以同步 电动 机 的稳 态相 量 图 中全 体 相量保 持 相对 静  止 。我 们通 常 见到 的就 是 这样 的静 态相 量 图 。   如 果允 许  与  可 以各 自独 立 地 变 动 , 末  那 由于转 子乃 是 具 有 机械 惯 性 的实 体 , 的 变 化 率 总    同步 电动 机在 非 同步 转 速 下 不 能 运 行  , 而也 不  因 能 自行起 动 。而今 新 发展 的这 种 同步 电动 机竞 能 自   行起 动 , 么 《 那 电机学 》 中讲 述 的 同步 电机 原 理 如今  是否 须要适 当修改 或 补充 呢 ?   由于 换 向火花 问题 限制 了直 流 电动机 的应 用范  围, 直流 发 电机 已趋 于 淘 汰 _ 。 由此 不 免令 人 疑虑  1   J 是远 小 于  的 变化 率 。 因此 , 一旦 变动 , 将 导    必 致 相量  、对 空载 电动 势相 量  发 生相 对 移动 , , 也  一 1 —   9 上 海 大 中型 电机  就是转 子发 生失 步 。   若是 持 续地 多变 , 子 便不  转 。 式 () 明 , 1表 由于  , 定值 , 以  之值取 决于  = 所 说 明转子感应 电流的频率 总是受 到 电机转子 的本  断地处 于失 步状 态 。可见 同步 电动 机 只有在 电网角  频率 ∞ 为恒值 的条件 下才 能稳定 运行 。 ,   由于 电网角频 率  恒定 , 同步 电动 机稳定 运行 



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