引言：
對于異步機(jī)，電機(jī)學(xué)沒有象直流機(jī)那樣利用理想空載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速降來表達(dá)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速的刻化是借助同步轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)差率S。然而作為電動機(jī)的一種，異步機(jī)轉(zhuǎn)速事實(shí)上同樣是由理想空載轉(zhuǎn)速n0和轉(zhuǎn)速降Δn 構(gòu)成，這是由電動機(jī)機(jī)械特性的普遍規(guī)律所決定的，也是電動機(jī)轉(zhuǎn)速的普遍表達(dá)形式。
異步機(jī)的同步轉(zhuǎn)速是主磁場的變化速度并非機(jī)械運(yùn)動，不能簡單地認(rèn)定為理想空載轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)差率是實(shí)際轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系式，與理想空載轉(zhuǎn)速無關(guān)，更不能把轉(zhuǎn)差率等同于轉(zhuǎn)速降。于是深入分析異步機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速降及其與同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，進(jìn)而找出調(diào)速轉(zhuǎn)速的規(guī)律是十分重要的。
也許是受上述問題的影響，目前交流調(diào)速理論多認(rèn)為異步機(jī)調(diào)速的出路在于改變同步轉(zhuǎn)速，對于改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速則不以為然，理由是只有前者才能獲得高效率、高性能的調(diào)速。例如文獻(xiàn)3提出：“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�？梢哉J(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”。然而深入的研究和實(shí)踐卻表明：異步機(jī)調(diào)速效率和性能并不決定于同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率，高效率調(diào)速的唯一特征是改變理想空載轉(zhuǎn)速，同步轉(zhuǎn)速不是理想空載轉(zhuǎn)速的唯一決定量。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方案中也同樣有改變理想空載轉(zhuǎn)速的高效率調(diào)速。本文為此提出討論意見，希望引起有關(guān)各界的關(guān)注。
1、異步機(jī)轉(zhuǎn)速公式的質(zhì)疑
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、公式，而不能產(chǎn)生于人為的定義。
經(jīng)典電機(jī)學(xué)的異步機(jī)轉(zhuǎn)速公式是這樣建立的。
首先定義轉(zhuǎn)差率 S
令 S=(n1-n)/n1 （1）
式中： n1為同步轉(zhuǎn)速
n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速
顯然，式1是定義式而非公式
由式1，經(jīng)代數(shù)變換得
n = n1·（1-S） （2）
可見式2仍然是定義式，它只不過是式1的另外一種表達(dá)形式。
又，由于
n1=60f1/p （3）
這是公式，將式3代入定義式2，于是
n=60f1/p·(1-S) （4）
我們注意到，式4與式2沒有本質(zhì)變化，盡管式3是公式，但它僅僅起到參數(shù)變換作用，并沒有改變式1、2的定義式性質(zhì)。因此，我們認(rèn)為的轉(zhuǎn)速公式4只不過是人為的定義式，在沒有經(jīng)過公式化論證之前，是不能稱其為公式的。
2、電機(jī)轉(zhuǎn)速的通用公式
異步機(jī)轉(zhuǎn)速公式應(yīng)該嚴(yán)格遵循相關(guān)的定理和公式推導(dǎo)得出。作為電動機(jī)的一種，異步機(jī)轉(zhuǎn)速必然遵循電機(jī)轉(zhuǎn)速的普遍規(guī)律。
根據(jù)動力學(xué)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可普遍表為
Ω=PM/M （5）
式中：Ω 電動機(jī)角速度
PM —— 機(jī)械功率
M —— 電磁轉(zhuǎn)矩
按電機(jī)能量轉(zhuǎn)換守恒，調(diào)速狀態(tài)下電動機(jī)的轉(zhuǎn)子（或電樞）功率方程為
PM=ΣPem-Σ△P2 (6)
式中： ΣPem——凈電磁功率
Σ△P2 凈損耗功率
因此電機(jī)轉(zhuǎn)速為
Ω=ΣPem/M-Σ△P2/M
=Ωok-ΔΩ (7)
其中：Ω=ΣPem/M 稱為調(diào)速理想空載轉(zhuǎn)速
ΔΩ=Σ△P2/M 稱為轉(zhuǎn)速降
可見，電機(jī)轉(zhuǎn)速均可表達(dá)為理想空載轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速降差值。其中，理想空載轉(zhuǎn)速決定于轉(zhuǎn)子（或電樞）的凈電磁功率，轉(zhuǎn)速降則決定于凈損耗功率。電機(jī)調(diào)速有改變理想空載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速降兩種方法，異步機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速沒有直接、必然的聯(lián)系。
3、理想空載轉(zhuǎn)速與凈電磁功率
理想空載轉(zhuǎn)速的含義是：假定在無損耗的理想狀態(tài)下，電機(jī)的全部電磁功率都轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率所能獲得的速度。由于這種假設(shè)只有在理想空載條件下才能實(shí)現(xiàn)，故稱理想空載轉(zhuǎn)速。
在轉(zhuǎn)矩平衡條件下，理想空載轉(zhuǎn)速取決于轉(zhuǎn)子（或電樞）的凈電磁功率并與其成正比，考慮到調(diào)速的普遍情況，凈電磁功率應(yīng)為
P2=ΣPem
=Pem±Pes （8）
式中Pem為電磁感應(yīng)輸送的電磁功率，Pes為轉(zhuǎn)子控制調(diào)速的電傳導(dǎo)附加功率。當(dāng)Pes由外部饋入轉(zhuǎn)子時符號取正，它將使轉(zhuǎn)子凈電磁功率增大，實(shí)現(xiàn)超同步調(diào)速。而當(dāng)Pes自轉(zhuǎn)子饋出，則符號取負(fù)，它使轉(zhuǎn)子凈電磁功率減小，調(diào)速為低同步。
由式8決定的理想空載轉(zhuǎn)速為
Ωok=(Pem±Pes)/M （9）
公式9表明，電機(jī)調(diào)速時的理想空載轉(zhuǎn)速可以通過Pem和Pes的控制是到改變。
式9可以寫成
Ωok=Pem/M±Pes/M
=Ω0 ±Ωk （10）
其中Ω0為Pem單獨(dú)作用下的理想空載轉(zhuǎn)速，ΩK為Pes引起的附加理想空載轉(zhuǎn)速，如果不考慮ΩK的符號
Ωk=Ω0 – Ωok
=(Ω0 – Ωok)/ Ω0·Ω0
= Sk·Ω0 （11）
其中
Sk= (Ω0 – Ωok)/ Ω0
= (n0-n)/n0 （12）
稱為電轉(zhuǎn)差率，于是有
Ωok=（1±SK）Ω0
及 nok=（1±SK）n0 （13）
對于自然運(yùn)行的理想空載轉(zhuǎn)速Ω0，按電機(jī)學(xué)有
Ω0 =Pem/M （14）
且
Pem=m2E2I2COSΦ2 （15）
M=CMΦmI2COSΦ2 （16）
可得
Ω0=2πf1/p
折算成每分鐘轉(zhuǎn)速
n0= 60/2π·Ω0
= 60f1/p （19）
說明自然運(yùn)行狀態(tài)下的異步機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相等，將式18代入式12，異步機(jī)調(diào)速的理想空載轉(zhuǎn)速為
nok=(1±SK)·60f1/p （20）
4、轉(zhuǎn)速降與靜差率
調(diào)速狀態(tài)的轉(zhuǎn)速降為
ΔΩ=Ωok-Ω
或 Δn= nok -n
= (nok –n)/ nok ·nok
= jnok (21)
式中j= (nok –n)/ nok 稱為靜差率，該式表明，轉(zhuǎn)速降與靜差率成正比，可以證明，凈損耗功率亦正比于靜差率，即
ΣΔP2=jΣPem （22）
故凈損耗功率亦稱靜差功率。
同樣亦可證明，
Pes=SKPem （23）
附加電功率故亦稱電轉(zhuǎn)差功率。
回顧電機(jī)學(xué)中的轉(zhuǎn)差功率，由
S= (n1-n)/n1
及 PS=SPem
可得 PS=Pem-PM
轉(zhuǎn)差功率系指電磁功率與機(jī)械功率的差值。對于轉(zhuǎn)差功率的成份屬性，表達(dá)式?jīng)]有加以區(qū)分，這樣就混淆了電功率和損耗功率對電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同作用。顯然，電轉(zhuǎn)差功率影響的是理想空載轉(zhuǎn)速，而靜差功率影響的是轉(zhuǎn)速降，前者調(diào)速效率高屬節(jié)能型，后者使調(diào)速效率降低屬耗能型，而且調(diào)速的機(jī)械特性也完全不同，前者為改變理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)的平行曲線族，后者為理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)不變的匯交曲線族�？梢娀\統(tǒng)地用轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)差功率是無法準(zhǔn)確評價調(diào)速性能的。例如異步機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻和串級調(diào)速，兩者均使轉(zhuǎn)差率改變，但調(diào)速效率和特性卻明顯不同。
5、結(jié)論
① 異步機(jī)轉(zhuǎn)速公式由式20、21可表達(dá)為
n=nok(1-j)
=60f1/p·(1±SK)·(1-j) （24）
② 凡是高效率的調(diào)速，必然是通過凈電磁功率改變理想空載轉(zhuǎn)速，同步轉(zhuǎn)速改變與否與調(diào)速效率沒有必然聯(lián)系。
③ 轉(zhuǎn)差率應(yīng)區(qū)分為電轉(zhuǎn)差率和靜差率，前者影響理想空載轉(zhuǎn)速，后者影響轉(zhuǎn)速降，改變電轉(zhuǎn)差率的調(diào)速是高效率的，而增大靜差率的調(diào)速是低效率的。
④ 電機(jī)調(diào)速的實(shí)質(zhì)在于功率控制，任何調(diào)速方法都必然通過對電機(jī)軸功率的控制才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
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