OPERATION FROM CONSTANT-VOLTAGE,CON

OPERATION FROM CONSTANT-VOLTAGE,
CONSTANT-FREQUENCY (UTILITY) SUPPLY
At this point, readers who are not familiar with a.c. circuit theory can be reassured
that they will not be seriously disadvantaged by skipping the rest of this section. But
Figure 9.4 Equivalent circuit for synchronous machine.
Synchronous and Brushless Permanent Magnet Machines and Drives 287
although no seminal truths are to follow, discussion of the equivalent circuit and the
associated phasor diagram greatly assists the understanding of motor behavior,
especially its ability to operate over a range of power-factors.
4.1 Excited-rotor motor
Our aim is to find what determines the current drawn from the supply, which from
Figure 9.4 clearly depends on all the parameters therein. But for a given machine
operating from a constant-voltage, constant-frequency supply, the only independent variables are the load on the shaft and the d.c. current (the excitation) fed into
the rotor, so we will look at the influence of both, beginning with the effect of the
load on the shaft.
The speed is constant and therefore the mechanical output power (torque times
speed) is proportional to the torque being produced, which in the steady state is
equal and opposite to the load torque. Hence if we neglect the losses in the motor,
the electrical input power is also determined by the load on the shaft. The input
power per phase is given by VI cos f where I is the current and the power-factor
angle is f. But V is fixed, so the in-phase (or real) component of input current I
cos f is determined by the mechanical load on the shaft. We recall that, in the same
way, the current in the d.c. motor (Figure 3.6) was determined by the load. This
discussion reminds us that although the equivalent circuits in Figures 9.4 and 3.6 are
very informative, they should perhaps carry a ‘health warning’ to the effect that the
single most important determinant of the current (the load torque) does not actually
appear explicitly on the diagrams.
Turning now to the influence of the d.c. excitation current, at a given supply
frequency (i.e. speed) the utility-frequency e.m.f. (E) induced in the stator is
proportional to the d.c. field current fed into the rotor. If we wanted to measure this
e.m.f. we could disconnect the stator windings from the supply, drive the rotor at
synchronous speed by an external means, and measure the voltage at the stator
terminals, performing the so-called open-circuit test. If we were to vary the speed at
which we drove the rotor, keeping the field current constant, we would of course
find that E was proportional to the speed. We discovered a very similar state of
affairs when we studied the d.c. machine (Chapter 3): its induced motional or ‘back’
e.m.f. (E) turned out to be proportional to the field current, and to the speed of
rotation of the armature. The main difference between the d.c. machine and the
synchronous machine is that in the d.c. machine the field is stationary and the
armature rotates, whereas in the synchronous machine the field system rotates while
the stator windings are at rest: in other words, one could describe the synchronous
machine, loosely, as an ‘inside-out’ d.c. machine.
We also saw in Chapter 3 that when the unloaded d.c. machine was connected
to a constant-voltage d.c. supply, it ran at a speed such that the induced e.m.f. was
(almost) equal to the supply voltage, so that the no-load current was almost zero.
288 Electric Motors and Drives
When a load was applied to the shaft, the speed fell, thereby reducing E and
increasing the current drawn from the supply until the motoring torque produced
was equal to the load torque. Conversely if we applied a driving torque to the shaft
of the machine, the speed rose, E became greater than V, current flowed out to the
supply and the machine acted as a generator. These findings are based on the
assumption that the field current remains constant, so that changes in E are
a reflection of changes in speed. Our overall conclusion was the simple statement
that if E is less than V, the d.c. machine acts as a motor, while if E is greater than V, it
acts as a generator.
The situation with the synchronous motor is similar, but now the speed is
constant and we can control E independently via control of the d.c. excitation
current fed to the rotor. We might again expect that if E was less than V the
machine would draw in current and act as a motor, and vice versa if E was greater
than V. But we are no longer dealing with simple d.c. circuits in which phrases such
as ‘draw in current’ have a clear meaning in terms of what it tells us about power
flow. In the synchronous machine equivalent circuit the voltages and currents are
a.c., so we have to be more careful with our language and pay due respect to the
phase of the current, as well as its magnitude. Things turn out to be rather different
from what we found in the d.c. motor, but there are also similarities.
4.2 Phasor diagram and power-factor control
To see how the magnitude of the e.m.f. influences behavior we can examine the
phasor diagrams of a synchronous machine operating as a motor, as shown in
Figure 9.5.
The first point to clarify is that our sign convention is such that motoring
corresponds to positive electrical input power to the machine. The power is given
by VI cos f, so when the machine is motoring (positive power) the angle f lies in
Figure 9.5 Phasor diagrams for synchronous motor operating with constant load
torque, for three different values of the rotor (excitation) current.
Synchronous and Brushless Permanent Magnet Machines and Drives 289
the range 90. If the current lags or leads the voltage by more than 90 the
machine will be generating.
Figure 9.5 shows three phasor diagrams corresponding to low, medium and
high values of the induced e.m.f. (E), the shaft load (i.e. mechanical power) being
constant. As discussed above, if the mechanical power is constant, so is I cos f, and
the locus of the current is therefore shown by the horizontal dashed line. The load
angle (d), discussed earlier, is the angle between V and E in the phasor diagram. In
Figure 9.5, the voltage phasor diagram embodies Kirchhoff’s law as applied to the
equivalent circuit in Figure 9.4, i.e. V ¼ E þ IR þ jIX, but for the sake of simplicity
R is neglected so the phasor diagram simply consists of the volt-drop IX (which
leads the current I by 90) added to E to yield V.
Figure 9.5(a) represents a condition where the field current has been set so that
the magnitude of the induced e.m.f. (E) is less than V. This is called an ‘underexcited’ condition, and as can be seen the current is lagging the terminal voltage
and the power-factor is cos fa, lagging. When the field current is increased
(increasing the magnitude of E) the magnitude of the input current reduces and it
moves more into phase with V: the special case shown in Figure 9.5(b) shows that
the motor can be operated at unity power-factor if the field current is suitably
chosen. Finally, in Figure 9.5(c), the field current is considerably higher (the
‘overexcited’ case), which causes the current to increase again but this time the
current leads the voltage and the power-factor is cos fc, leading. We see that we
can obtain any desired power-factor by appropriate choice of rotor excitation: this
is a freedom not afforded to users of induction motors, and arises because in the
synchronous machine there is an additional mechanism for providing excitation,
as we will now discuss.
When we studied the induction motor we discovered that the magnitude and
frequency of the supply voltage V governed the magnitude of the resultant flux
density wave in the machine, and that the current drawn by the motor could be
considered to consist of two components. The real (in-phase) component represented the real power being converted from electrical to mechanical form, so this
component varied with the load. On the other hand, the lagging reactive (quadrature) component represented the ‘magnetizing’ current that was responsible for
producing the flux, and it remained constant regardless of load.
The stator winding of the synchronous motor is the same as the induction
motor, so it is to be expected that the resultant flux will be determined by the
magnitude and frequency of the applied voltage. This flux will therefore remain
constant regardless of the load, and there will be an associated requirement for
magnetizing m.m.f. But now we have two possible means of providing the excitation m.m.f, namely the d.c. current fed into the rotor and the lagging component
of current in the stator.
When the rotor is underexcited, i.e. the induced e.m.f. E is less than V
(Figure 9.5(a)), the stator current then has a lagging component to make up for the
290 Electric Motors and Drives
shortfall in excitation needed to yield the resultant field that must be present as
determined by the terminal voltage V. With more field current (Figure 9.5(b)),
however, the rotor excitation alone is sufficient and no lagging current is drawn by
the stator. And in the overexcited case (Figure 9.5(c)), there is so much rotor
excitation that there is effectively some reactive power to spare and the leading
power-factor represents the export of lagging reactive power that could be used to
provide excitation for induction motors elsewhere on the same system.
To conclude our look at the excited-rotor motor we can now quantify the
qualitative picture of torque production we talked about earlier, by noting from
the phasor diagrams that if the mechanical power (i.e. load torque) is constant, the
variation of the load angle (d) with E is such that E sin d remains constant. As the
rotor excitation is reduced, and E becomes smaller, the load angle increases until it
eventually reaches its maximum of 90, at which point the rotor will lose
synchronism and stall. This means that there will always be a lower limit to the
excitation required for the machine t

Kết quả (Việt) 1:

CÁC HOẠT ĐỘNG TỪ CONSTANT-ĐIỆN ÁP,CUNG CẤP LIÊN TỤC-TẦN SỐ (TIỆN ÍCH)Tại thời điểm này, độc giả những người không quen thuộc với AC mạch lý thuyết có thể được yên tâmrằng họ sẽ không được nghiêm túc hoàn cảnh khó khăn bằng cách bỏ qua phần còn lại. NhưngCon số 9.4 tương đương mạch cho đồng bộ máy.Nam châm vĩnh cửu đồng bộ và Brushless máy và ổ đĩa 287mặc dù không có chân lý Hội thảo là để làm theo, thảo luận về các mạch tương đương và cácSơ đồ liên kết phasor rất nhiều hỗ trợ sự hiểu biết về hành vi động cơ,đặc biệt là khả năng của mình để hoạt động trên một loạt các yếu tố sức mạnh.4.1 Excited-cánh quạt động cơMục đích của chúng tôi là để tìm thấy những gì xác định hiện tại được rút ra từ việc cung cấp, mà từCon số 9.4 rõ ràng phụ thuộc vào tất cả các thông số trong đó. Nhưng đối với một máy tính nhất địnhhoạt động từ một nguồn cung cấp điện áp không đổi, liên tục-tần số, các biến độc lập duy nhất là tải trên trục và hiện tại đặc khu Columbia (kích thích) đưa vàoCác cánh quạt, do đó, chúng tôi sẽ xem xét ảnh hưởng của cả hai, bắt đầu với tác dụng của cáctải về các trục.Tốc độ là liên tục và do đó cơ khí sản lượng điện (mô-men xoắn lầntốc độ) là tỷ lệ thuận với mô-men xoắn được sản xuất, mà trong trạng thái ổn định làbình đẳng và đối diện với mô-men xoắn tải. Do đó nếu chúng ta bỏ qua những thiệt hại động cơ,năng lượng đầu vào điện cũng được xác định bởi tải trên các trục. Đầu vàosức mạnh cho mỗi giai đoạn được đưa ra bởi VI vì f nơi tôi là hiện tại và hệ số công suấtgóc là f. Nhưng V cố định, do đó, các thành phần trong giai đoạn (hoặc thực tế) của đầu vào hiện tại tôivì f được xác định bởi tải cơ khí trên trục. Chúng tôi gợi lại rằng, trong cùng mộtcách này, hiện nay trong động cơ DC (hình 3,6) đã được xác định bởi tải. Điều nàycuộc thảo luận nhắc nhở chúng ta rằng mặc dù tương đương với mạch trong hình 9.4 và 3,6rất nhiều thông tin, họ nên có lẽ thực hiện một cảnh báo sức khỏe' để có hiệu lực mà cácyếu tố quyết định duy nhất quan trọng nhất của dòng (mô-men xoắn tải) hiện không thực sựxuất hiện một cách rõ ràng trên các sơ đồ.Quay ngay bây giờ để ảnh hưởng của kích thích DC hiện tại, ở một cung cấp nhất địnhtần số (tức là tốc độ) Tiện ích-tần số e.m.f. (E) gây ra trong stator làtỷ lệ vào trường DC hiện tại đưa vào các cánh quạt. Nếu chúng tôi muốn đo nàylái xe e.m.f. chúng tôi có thể ngắt kết nối các cuộn dây stator từ việc cung cấp, các cánh quạt tạitốc độ đồng bộ của một phương tiện bên ngoài, và đo điện áp tại statorthiết bị đầu cuối, thực hiện các thử nghiệm mạch mở cái gọi là. Nếu chúng tôi đã thay đổi tốc độ lúcmà chúng tôi đã lái xe các cánh quạt, Giữ các trường liên tục hiện tại, chúng tôi sẽ tất nhiênthấy rằng E là tỷ lệ thuận với tốc độ. Chúng tôi phát hiện ra một nhà nước rất giống nhau củavấn đề khi chúng tôi nghiên cứu máy DC (chương 3): của nó gây ra motional hoặc 'trở lại'e.m.f. (E) bật ra được tỉ lệ trường hiện tại, và tốc độ củaxoay cốt thép. Sự khác biệt chính giữa các máy đặc khu Columbia và cácđồng bộ máy là tại DC lĩnh vực là văn phòng phẩm và cácCác thiết bị quay, trong khi trong các máy tính đồng bộ hệ thống lĩnh vực quay trong khicuộn dây stator ở phần còn lại: nói cách khác, một trong những có thể mô tả các đồng bộmáy, lỏng lẻo, như là một 'bên trong ra' DC máy.Chúng tôi cũng thấy trong chương 3 mà khi máy DC bỏ nạp được kết nốiđể một nguồn cung cấp DC điện áp không đổi, nó chạy ở tốc độ như vậy mà gây ra e.m.f. là(hầu như) tương đương với điện áp cung cấp, do đó hiện nay không tải hầu như không.288 các động cơ điện và ổ đĩaKhi một tải được áp dụng cho trục, giảm tốc độ, do đó giảm E vàgia tăng hiện nay được rút ra từ việc cung cấp cho đến khi sản xuất mô-men xoắn thuật đilà tương đương với mô-men xoắn tải. Ngược lại nếu chúng tôi áp dụng một mô-men xoắn lái xe với trụcmáy tính, tốc độ tăng, E trở thành lớn hơn V, dòng chảy ra để cáccung cấp và máy hoạt động như một máy phát điện. Những phát hiện này được dựa trên cácgiả định rằng hiện tại lĩnh vực vẫn không đổi, vì thế những thay đổi trong Emột sự phản ánh của những thay đổi trong tốc độ. Chúng tôi kết luận tổng thể đã là tuyên bố đơn giảnmà nếu E là ít hơn V, d.c. máy hoạt động như một động cơ, trong khi nếu E là lớn hơn V, nóhoạt động như một máy phát điện.Tình hình với động cơ xoay là tương tự, nhưng bây giờ là tốc độhằng số và chúng tôi có thể kiểm soát E độc lập thông qua kiểm soát của kích thích d.c.hiện tại cung cấp cho các cánh quạt. Chúng tôi một lần nữa có thể hy vọng rằng nếu E là ít hơn V cácmáy sẽ vẽ trong hiện tại và hoạt động như một động cơ, và ngược lại nếu E là lớn hơnhơn V. Nhưng chúng tôi không còn là đối phó với đơn giản d.c. mạch trong những cụm từ như vậynhư 'vẽ trong hiện tại' có một ý nghĩa rõ ràng về những gì nó cho chúng ta về sức mạnhdòng chảy. Trong các mạch tương đương đồng bộ máy điện áp và dòng làAC, vì vậy chúng tôi phải cẩn thận hơn với ngôn ngữ của chúng tôi và trả tiền do tôn trọng để cácgiai đoạn hiện nay, cũng như tầm quan trọng của nó. Điều bật ra được khá khác nhautừ những gì chúng tôi tìm thấy trong các động cơ DC, nhưng cũng có những điểm tương đồng.4.2 Phasor sơ đồ và hệ số công suất kiểm soátĐể xem như thế nào tầm quan trọng của hành vi ảnh hưởng của e.m.f. chúng ta có thể xem xét cácphasor sơ đồ của một đồng bộ máy hoạt động như một động cơ, như minh hoạ trongCon số 9.5.Điểm đầu tiên để làm rõ là hội nghị đăng nhập của chúng tôi là như vậy mà tôtương ứng với tích cực năng lượng đầu vào điện cho máy. Lực đẩy được đưa rabởi VI cos f, do đó, khi máy tô (tích cực điện) f góc nằm trongSơ đồ Phasor hình 9.5 cho động cơ xoay hoạt động với liên tục tảiMô-men xoắn, với 3 giá trị khác nhau của các cánh quạt (kích thích) hiện tại.Nam châm vĩnh cửu đồng bộ và Brushless máy và ổ đĩa 289khoảng 90. Nếu hiện tại chậm lại hoặc dẫn điện áp bởi hơn 90 cácmáy sẽ tạo ra.Con số 9.5 cho thấy ba phasor sơ đồ tương ứng với thấp, Trung bình vàcao giá trị của e.m.f. gây ra (E), trục tải (tức là cơ khí điện)hằng số. Như thảo luận ở trên, nếu sức mạnh cơ khí là liên tục, như vậy là tôi vì f, vàlocus của hiện tại do đó được thể hiện bằng tiêu tan đường ngang. Tảigóc (d), thảo luận trước đó, là góc giữa V và E trong sơ đồ phasor. ỞHình 9.5, sơ đồ điện áp phasor biểu hiện pháp luật Kirchhoff như áp dụng cho cáctương đương mạch trong hình 9.4, tức là E V ¼ þ IR þ jIX, nhưng vì lợi ích của sự đơn giảnR là bỏ rơi để biểu đồ phasor chỉ đơn giản là bao gồm volt-thả IX (màdẫn hiện hành tôi bởi 90) thêm vào E để sản lượng V.Con số 9.5(a) đại diện cho một điều kiện nơi hiện tại lĩnh vực đã được thiết lập đểtầm quan trọng của gây ra e.m.f. (E) là ít hơn V. Điều này được gọi là một điều kiện 'underexcited', và như có thể được nhìn thấy hiện nay là tụt hậu điện áp thiết bị đầu cuốivà hệ số công suất là cos fa, tụt hậu. Khi lĩnh vực này hiện nay tănglàm giảm cường độ của dòng đầu vào (tăng tầm quan trọng của E) và nódi chuyển nhiều hơn vào các giai đoạn với V: trường hợp đặc biệt Hiển thị trong hình 9.5(b) cho thấy rằngđộng cơ có thể được vận hành tại thống nhất hệ số công suất nếu lĩnh vực hiện tại là phù hợpchọn. Cuối cùng, ở con số 9.5(c), lĩnh vực hiện tại là cao hơn đáng kể (các'lỗi' trường hợp), mà nguyên nhân hiện tại để tăng một lần nữa nhưng thời gian này cáchiện tại dẫn điện áp và hệ số công suất là cos fc, hàng đầu thế giới. Chúng ta thấy rằng chúng tôicó thể có được bất kỳ hệ số công suất mong muốn của các lựa chọn thích hợp của cánh quạt kích thích: điều nàylà một sự tự do không dành cho người dùng của cảm ứng động cơ, và đặt ra bởi vì trong cácđồng bộ máy có là một cơ chế bổ sung cho việc cung cấp sự kích thích,như chúng tôi bây giờ sẽ thảo luận.Khi chúng tôi nghiên cứu động cơ cảm ứng chúng tôi phát hiện ra rằng độ lớn vàtần số của cung cấp điện áp V điều chỉnh tầm quan trọng của thông kết quảlàn sóng mật độ trong máy, và hiện nay được vẽ bởi động cơ có thểđược coi là bao gồm hai thành phần. Thực (trong giai đoạn) thành phần đại diện cho quyền lực thực tế được chuyển đổi từ điện để tạo thành cơ khí, vì vậy nàythành phần khác nhau với tải. Mặt khác, các thành phần phản ứng (quadrature) tụt hậu đại diện cho các 'magnetizing' hiện nay đó là chịu trách nhiệm vềsản xuất dòng, và nó vẫn liên tục bất kể tải.Quanh co stator của động cơ xoay là giống như cảm ứngđộng cơ, do đó, nó được dự kiến rằng tuôn ra kết quả sẽ được xác định bởi cáccường độ và tần số điện áp ứng dụng. Thông lượng này sẽ do đó vẫn cònliên tục bất kể tải, và sẽ là một yêu cầu liên kết chomagnetizing m.m.f. Nhưng bây giờ chúng tôi có hai phương pháp cung cấp m.m.f kích thích, cụ thể là hiện tại DC đưa vào các cánh quạt và các thành phần tụt hậucủa hiện tại trong stator.Khi các cánh quạt underexcited, nghĩa là gây ra e.m.f. E là ít hơn V(Hình 9.5(a)), stator hiện tại sau đó có một tụt hậu thành phần để làm cho lên cho các290 các động cơ điện và ổ đĩathiếu hụt trong sự kích thích cần thiết để mang lại kết quả lĩnh vực phải được trình bày như làxác định bởi thiết bị đầu cuối điện áp V. Với hơn lĩnh vực hiện tại (hình 9.5(b)),Tuy nhiên, cánh quạt kích thích một mình là đủ và hiện tại tụt hậu không được rút ra bởistator. Và trong trường hợp lỗi (con số 9.5(c)), đó là rất nhiều cánh quạtkích thích có là có hiệu quả một số quyền lực phản ứng để phụ tùng và các hàng đầuHệ số công suất đại diện cho xuất khẩu tụt hậu phản ứng năng lượng có thể được sử dụng đểcung cấp sự kích thích cho cảm ứng động cơ ở những nơi khác trên cùng một hệ thống.Để kết luận của chúng tôi xem xét các vui mừng-cánh quạt động cơ chúng tôi có thể bây giờ định lượng cácchất lượng hình ảnh của sản xuất mô-men xoắn chúng tôi nói chuyện về trước đó, bằng cách ghi nhận từphasor sơ đồ mà nếu sức mạnh cơ khí (tức là tải mô-men xoắn) là liên tục, cácCác biến thể của góc tải (d) với E là như vậy mà E sin d vẫn không đổi. Như cáccánh quạt kích thích là giảm, và E trở nên nhỏ hơn, góc tải tăng cho đến khi nócuối cùng đạt đến của nó tối đa 90, điểm mà tại đó các cánh quạt sẽ mấtsynchronism và gian hàng. Điều này có nghĩa rằng sẽ luôn có một giới hạn thấp hơn để cáckích thích cần thiết cho máy t

Kết quả (Việt) 2:

HOẠT ĐỘNG TỪ CONSTANT-VOLTAGE,
CONSTANT-FREQUENCY (UTILITY) CUNG
Tại thời điểm này, độc giả không quen thuộc với lý thuyết mạch ac có thể yên tâm
rằng họ sẽ không bị thiệt thòi nghiêm túc bằng cách bỏ qua phần còn lại của phần này. Nhưng
Hình 9.4 mạch tương đương cho máy đồng bộ.
Đồng bộ và không chổi than Permanent Máy Magnet và Drives 287
mặc dù không có chân lý tinh là để làm theo, thảo luận về các mạch tương đương và các
sơ đồ phasor liên quan rất nhiều hỗ trợ sự hiểu biết về hành vi vận động,
đặc biệt là khả năng của mình để hoạt động trên một loạt các điện-yếu tố.
4.1 động cơ Excited-rotor
Mục đích của chúng tôi là tìm những gì xác định hiện tại rút ra từ việc cung cấp, mà từ
hình 9.4 phụ thuộc rõ ràng trên tất cả các thông số trong đó. Nhưng đối với một máy cho
hoạt động từ một điện áp không đổi, cung cấp liên tục tần số, các biến độc lập chỉ là tải trên các trục và các dc hiện hành (kích thích) đưa vào
rotor, vì vậy chúng tôi sẽ xem xét ảnh hưởng của cả hai, bắt đầu với các tác động của
tải trọng trên các trục.
Tốc độ là không đổi và do đó sản lượng điện cơ khí (lần mô-men xoắn
tăng tốc độ) là tỷ lệ thuận với mô-men xoắn được sản xuất, mà trong trạng thái ổn định là
bằng nhau và ngược lại với mô-men xoắn tải. Do đó nếu chúng ta bỏ qua những mất mát trong động cơ,
công suất đầu vào điện cũng được xác định bằng tải trên các trục. Các đầu vào
năng lượng cho mỗi giai đoạn được cho bởi VI cos f nơi tôi là hiện tại và sức mạnh-yếu tố
góc độ là f. Nhưng V là cố định, do đó, các pha trong (hay thực) thành phần của đầu vào hiện tại tôi
cos f được xác định bởi các tải cơ trên trục. Chúng ta nhớ lại rằng, trong cùng một
cách, hiện nay trong các động cơ dc (Hình 3.6) được xác định bởi tải. Điều này
thảo luận nhắc nhở chúng ta rằng mặc dù các mạch tương đương trong hình 9.4 và 3.6 là
rất nhiều thông tin, họ có lẽ nên mang theo một 'cảnh báo sức khỏe' trong đó các
yếu tố quyết định quan trọng nhất của (các mô-men xoắn tải) hiện tại không thực sự
xuất hiện một cách rõ ràng về các sơ đồ.
Quay nay đến ảnh hưởng của kích thích dc hiện nay, tại một nguồn cung cấp cho
tần số (tức là tốc độ) emf tiện ích-tần số (E) gây ra trong stator là
tỷ lệ thuận với lĩnh vực dc hiện tại đưa vào rotor. Nếu chúng ta muốn đo này
e.mf chúng ta có thể ngắt kết nối các cuộn dây stator từ việc cung cấp, lái xe rotor ở
tốc độ đồng bộ bằng một phương tiện bên ngoài, và đo điện áp tại các stator
thiết bị đầu cuối, thực hiện cái gọi là kiểm tra mạch hở. Nếu chúng ta để thay đổi tốc độ lúc
đó chúng tôi lái xe rotor, giữ các lĩnh vực liên tục hiện nay, chúng tôi tất nhiên sẽ
thấy rằng E là tỷ lệ thuận với tốc độ. Chúng tôi phát hiện ra một trạng thái rất giống nhau của
các vấn đề khi chúng tôi nghiên cứu các máy dc (Chương 3): kiến nghị hoặc 'trở lại' gây ra nó
emf (E) hóa ra là tỷ lệ thuận với các lĩnh vực hiện tại, và với tốc độ của
vòng quay của phần ứng. Sự khác biệt chính giữa các máy dc và
máy đồng bộ là trong máy dc lĩnh vực này là văn phòng phẩm và các
phần ứng quay, trong khi đó ở các máy đồng bộ hệ thống trường quay trong khi
các cuộn dây stator là ở phần còn lại: nói cách khác, người ta có thể mô tả đồng bộ
máy, lỏng lẻo, như một máy dc 'từ trong ra ngoài'.
Chúng tôi cũng đã thấy trong chương 3 là khi máy dc dỡ đã được kết nối
với một nguồn cung cấp dc điện áp không đổi, nó chạy ở một tốc độ như vậy mà EMF gây ra là
( gần như) bằng với điện áp cung cấp, vì vậy mà không tải là gần như bằng không.
288 Động cơ điện và ổ đĩa
Khi một tải đã được áp dụng cho các trục, tốc độ giảm xuống, do đó làm giảm E và
tăng hiện tại rút ra từ việc cung cấp cho đến khi xe hơi mô-men xoắn được sản xuất
bằng với mômen tải. Ngược lại, nếu chúng ta áp dụng một mô-men xoắn lái xe vào trục
của máy, tốc độ tăng, E trở nên lớn hơn V, hiện nay đã tràn ra ngoài để
cung ứng và máy hoạt động như một máy phát điện. Những phát hiện này được dựa trên
giả định rằng trường hiện nay vẫn không đổi, do đó thay đổi trong E là
một sự phản ánh những thay đổi trong tốc độ. Kết luận chung của chúng tôi là tuyên bố đơn giản
rằng nếu E là ít hơn so với V, các hành vi máy dc như một động cơ, trong khi nếu E lớn hơn V, nó
hoạt động như một máy phát điện.
Tình hình với các động cơ đồng bộ là tương tự, nhưng bây giờ tốc độ là
không đổi và chúng tôi có thể kiểm soát E độc lập thông qua kiểm soát của các kích thích dc
hiện tại làm thức ăn cho các rotor. Chúng ta có thể một lần nữa hy vọng rằng nếu E là ít hơn so với V các
máy sẽ rút ra trong hiện tại và hoạt động như một động cơ, và ngược lại nếu E là lớn
hơn V. Nhưng chúng ta không còn đối phó với các mạch dc đơn giản trong đó cụm từ chẳng hạn
như "vẽ trong hiện tại "có một ý nghĩa rõ ràng về những gì nó nói với chúng tôi về sức mạnh
dòng chảy. Trong các máy tương đương mạch đồng bộ các điện áp và dòng là
ac, vì vậy chúng tôi phải cẩn thận hơn với ngôn ngữ của chúng tôi và tỏ lòng tôn kính do các
giai đoạn của hiện tại, cũng như tầm quan trọng của nó. Những điều bật ra được khá khác nhau
từ những gì chúng tôi tìm thấy trong động cơ dc, nhưng cũng có những điểm tương đồng.
4.2 sơ đồ phasor và điều khiển công suất yếu tố
để xem như thế nào cường độ của hành vi ảnh hưởng emf chúng ta có thể kiểm tra các
sơ đồ phasor của một máy đồng bộ hoạt động như một động cơ, như thể hiện trong
hình 9.5.
Điểm đầu tiên làm rõ là ước dấu của chúng tôi là như vậy mà xe hơi
tương ứng với công suất đầu vào điện cực cho máy. Sức mạnh được đưa ra
bởi VI cos f, vì vậy khi máy là xe hơi (năng lượng tích cực) góc f nằm trong
Hình 9.5 sơ đồ phasor cho động cơ đồng bộ hoạt động với tải không đổi
mô-men xoắn, cho ba giá trị khác nhau của rotor (kích thích) hiện nay.
Synchronous và Brushless Permanent Magnet Máy móc và Drives 289
phạm vi? 90 ?. Nếu hiện nay tụt hoặc dẫn điện áp hơn 90? các
máy sẽ được tạo ra.
Hình 9.5 cho thấy ba sơ đồ phasor tương ứng thấp, trung bình và
giá trị cao của EMF gây ra (E), tải trọng trục (tức là năng lượng cơ học) là
không đổi. Như đã thảo luận ở trên, nếu các cơ năng là không đổi, như vậy là tôi cos f, và
các locus của hiện nay do đó được thể hiện bằng đường nét đứt ngang. Tải
góc (d), thảo luận trước đó, là góc giữa V và E trong sơ đồ phasor. Trong
Hình 9.5, các sơ đồ điện áp phasor là hiện thân của pháp luật Kirchhoff là áp dụng cho các
mạch tương đương trong hình 9.4, tức là V ¼ E þ IR þ JIX, nhưng vì lợi ích của sự đơn giản
R được lãng quên vì vậy các sơ đồ phasor chỉ đơn giản bao gồm các volt-thả IX (mà
dẫn tôi hiện bởi 90?) thêm vào E để mang V.
Hình 9.5 (a) đại diện cho một điều kiện mà các trường hiện nay đã được thiết lập sao cho
độ lớn của EMF gây ra (E) là ít hơn V. này được gọi là một 'underexcited' điều kiện, và như có thể thấy hiện nay là tụt điện áp đầu cuối
và hệ số công suất là cos fa, chậm phát triển. Khi các lĩnh vực hiện đang tăng lên
(tăng độ lớn của E) độ lớn của dòng điện đầu vào giảm và nó
di chuyển nhiều vào giai đoạn với V: các trường hợp đặc biệt thể hiện trong hình 9.5 (b) cho thấy rằng
động cơ có thể hoạt động ở sự đoàn kết power- yếu tố nếu trường hiện nay là phù hợp
được chọn. Cuối cùng, trong hình 9.5 (c), các lĩnh vực hiện nay là cao hơn đáng kể (các
'overexcited' trường hợp), mà nguyên nhân của hiện tại để tăng một lần nữa nhưng lần này
hiện dẫn điện áp và hệ số công suất là cos fc, hàng đầu. Chúng tôi thấy rằng chúng tôi
có thể có được bất kỳ số công suất mong muốn bởi sự lựa chọn thích hợp của kích thích rotor: đây
là một tự do không phải dành cho người sử dụng của động cơ cảm ứng, và phát sinh bởi vì trong các
máy đồng bộ có một cơ chế nữa để cung cấp sự kích thích,
như chúng ta bây giờ sẽ thảo luận.
Khi chúng tôi nghiên cứu các động cơ cảm ứng, chúng tôi phát hiện ra rằng độ lớn và
tần số của điện áp cung cấp V chỉnh độ lớn của thông lượng kết quả
đợt sóng mật độ trong máy, và rằng hiện tại rút ra bởi động cơ có thể được
coi là bao gồm hai thành phần. Các thực tế (trong pha) thành phần đại diện cho quyền lực thực sự được chuyển đổi từ điện mẫu cơ khí, vì vậy điều này
thành phần khác nhau với tải. Mặt khác, các phản ứng (vuông góc) thành phần tụt hậu đại diện cho 'từ hóa "hiện nay đó là trách nhiệm
sản xuất các tuôn ra, và nó vẫn không đổi bất kể tải.
Các cuộn dây stato của động cơ đồng bộ là giống như cảm ứng
động cơ, vì vậy nó là để được mong đợi rằng các thông lượng kết quả sẽ được xác định bởi
độ lớn và tần số của điện áp áp dụng. Do đó thông lượng này sẽ vẫn
không đổi bất kể của tải, và sẽ có một yêu cầu cần cho
mmf magnetizing Nhưng bây giờ chúng ta có hai phương tiện có thể cung cấp các mmf kích thích, cụ thể là dc fed hiện tại vào các cánh quạt và các thành phần tụt hậu
của hiện tại trong stator.
Khi rotor được underexcited, tức là gây ra emf E là ít hơn so với V
(Hình 9.5 (a)), stator hiện sau đó có một thành phần tụt hậu, tạo nên cho
290 Động cơ điện và ổ đĩa
thiếu hụt trong sự kích thích cần thiết để mang lại kết quả lĩnh vực đó phải có mặt như
được xác định bởi các thiết bị đầu cuối điện áp V. Với nhiều lĩnh vực hiện tại (Hình 9.5 (b)),
tuy nhiên, sự kích thích rotor một mình là đủ và không tụt hậu hiện nay được rút ra bởi
stato. Và trong trường hợp overexcited (Hình 9.5 (c)), có quá nhiều rotor
kích thích rằng có hiệu quả là một số công suất phản kháng để phụ tùng và các hàng đầu
điện-yếu tố đại diện cho việc xuất khẩu tụt công suất phản kháng có thể được sử dụng để
cung cấp kích thích cho cảm ứng động cơ ở những nơi khác trên cùng một hệ thống.
Để kết thúc cái nhìn của chúng tôi tại các động cơ phấn khích-rotor bây giờ chúng ta có thể xác định số lượng các
hình ảnh chất lượng của sản xuất mô-men xoắn, chúng tôi nói chuyện về trước, bằng cách ghi nhận từ
các sơ đồ phasor rằng nếu sức mạnh cơ khí (tức là tải có mô men) là không đổi , các
biến thể của các góc độ tải (d) với E là như vậy mà tội lỗi E d vẫn không đổi. Khi
kích thích rotor là giảm, và E trở nên nhỏ hơn, góc tăng tải cho đến khi nó
cuối cùng đã đạt đến tối đa của nó là 90 ?, điểm mà tại đó các rotor sẽ mất
đồng bộ và gian hàng. Điều này có nghĩa rằng sẽ luôn có một giới hạn thấp hơn để các
kích thích cần thiết cho máy t