異步電機的一種效率優化方法
摘要：針對異步電機效率優化問題，研究得出了合理調節電機中的有功功率和無功功率的比例，可以使得電機的運行效率****。并且探討了在有功無功功率合理匹配比下的調速系統的控制特性。同時，指出了功率合理匹配原理與傳統的“銅耗等于鐵耗，電機效率****”原理的本質區別。
關鍵詞：功率合理匹配；等值電路；效率優化
0引言
電機是能量轉換裝置，按照功率形式來看，電機中同時存在有功功率和無功功率這兩種功率形式。很明顯無功功率主要表現為電機磁場儲能，有功功率主要是輸出機械功率等。電磁轉矩不
僅與磁場強度有關，而且與電樞的電流大小直接相關，即與電機內的有功功率和無功功率密切相關。同樣的道理，電機內的有功功率、無功功率這兩種功率形式的大小變化情況影響r電機的行性能．如效率、功率因數及動態響應等。
文獻[1]指出，在研究異步發電機及電容電機時，交流電機從電磁能量觀點看包含有功、無功兩個子系統，其合理匹配在電機設計時可提高材料利用率，在電機運行時可得****效益。
同樣，從電機的運行效率優化角度來講，有功功率和無功功率的合理配合可以使得電機內的損耗最小，從而電機的效率****。電機內的有功功率系統所引起的損耗主要表現為電機對外做功過程當中必然要引起的銅耗；無功系統所引起的損耗主要表現為建立電機主磁場的鐵耗。合理控制有功功率和無功功率的比例大小，可以使得這兩部分損耗之和最小，電機的運行效率****。
但是合理地控制電機內的有功無功功率匹配比值，可以使得在一定輸出條件F，電機內的鐵耗和銅耗之和最小，電機運行效率****，與電機學傳統結論當電機鐵耗等于銅耗時，效率****有
著本質的區別。
1等值電路
等值電路的準確程度對于研究電機的穩態和動態特性的作用都至關重要，電機的鐵耗等效電阻的大小在變頻調速的情況F不是恒定不變的，而是隨著端電壓的幅值和頻率的大小變化而變
化。因此在變頻調速的情況下，研究電機的效率優化問題不能忽略鐵耗等效電阻或者僅僅把它當成常量來處理。
根據現有文獻，鐵耗與定子端電壓的頻率以及氣隙磁通的大小都有密切的關系。一般認為
對于具體的電機而言，口，∥可通過實驗測量取得。這里為了便于分析，根據文獻[2]，我們可以假定“=l 3，盧=2。若以50 Hz時的鐵耗電阻值為基準值，通過簡單推導，可得等值電路中的鐵耗等效電阻表達式：
式中：R。50hf=50Hz、相電壓U=220V時的鐵耗等效電阻。
圖1所示的等值電路比較真實地反映了電機中存在的鐵耗情況，與用一般用于研究矢量控制的等值電路不同的是，它不僅考慮了鐵耗等效電阻，而且考慮其隨著電機的運行條件變化而變化的情況，所以精度更高。
B、R，、氣、厶，、k、‰分別為定轉子電阻、漏感和互感以及等效鐵耗電阻，可以由電
機的空載、短路實驗中測量計算獲得。t、L、如、矗分別為定子電流及其轉矩分量、勵磁分量和鐵耗分量。圖中的。鐵耗支路電流分量，轉矩電流分量L，同相位，它們超前勵磁電流分量Lp 90。。圖中的白可認為代表電機的無功，與』。同相兩者之和為電機的有功。通常如很小，只要電機有負載，一般都有jio。因而在電機帶負載運行且討論能量傳遞時，可認為t，代表了電機的有功，這樣圖1既可區別電機有功功率和無功功率，又考慮了電機鐵損耗的存在，適合本文的需要。
2電機的效率
由等值電路中的并聯關系可以得到： |
