直线异步电机(LIM)的控制特性课件.ppt

1、第第2 2节节 直线异步电机（直线异步电机（LIMLIM）的控制特性）的控制特性LIMLIM控制方式取决于其应用场合。控制方式取决于其应用场合。LIMLIM控制策略与控制策略与应用目标相关应用目标相关由电磁场分析知，由电磁场分析知，LIMLIM的推力是的推力是dxbtxJFyLx),(Re2130*1LIMLIM工作时除产生推力外还有垂向力。计算式为工作时除产生推力外还有垂向力。计算式为dxbbFyyLyRe213*301当气隙磁场有当气隙磁场有x x分量时分量时,LIM,LIM垂向力还要增加一项垂向力还要增加一项dxbtxJFxLy),(Re2130*12这时这时,LIM,LIM的垂向力的垂

2、向力(也称为法向力也称为法向力,磁拉力磁拉力)为为21yyyFFF在讨论电机的控制方式时在讨论电机的控制方式时,应当了解电机初级中电应当了解电机初级中电流与频率变化时电机推力和垂向力的变化规律流与频率变化时电机推力和垂向力的变化规律1 1 直线异步电机的等值电路直线异步电机的等值电路 直线异步电机也是异步电机。在低速情况下直直线异步电机也是异步电机。在低速情况下直线与旋转电机是相近的线与旋转电机是相近的可以用异步电机的等效电路的方法来分析可以用异步电机的等效电路的方法来分析LIMLIMSRmRsRrSXrXmXSUSIrImIrSEE在等值电路中，定子边即初级；转子边是次级。在等值电路中，定子

3、边即初级；转子边是次级。旋转电机的转矩对应直线电机的推力旋转电机的转矩对应直线电机的推力电机在电机在S=1S=1处起动运行。当运行速度提高，推力也增处起动运行。当运行速度提高，推力也增大。越过峰值后，速度增高推力下降。从起动到峰大。越过峰值后，速度增高推力下降。从起动到峰值点前是不稳定运行区域，峰值点后为稳定区值点前是不稳定运行区域，峰值点后为稳定区推力推力F电动机电动机发电机发电机电磁制动电磁制动S=1S=0推力推力-速度曲线速度曲线LIMLIM的特点的特点由于终端效应的原因，推力为零的点不在同步速由于终端效应的原因，推力为零的点不在同步速对应点对应点当电机次级运行速度超过同步速后，电机工作

4、于当电机次级运行速度超过同步速后，电机工作于发电机状态发电机状态在越过峰值前为稳定工作区；越过峰值点后，为在越过峰值前为稳定工作区；越过峰值点后，为不稳定区不稳定区在相同的初级电流和频率下在相同的初级电流和频率下,处于发电状态时的处于发电状态时的制动力比处于牵引状态时的牵引力要大制动力比处于牵引状态时的牵引力要大用等值电路概念时推力的表达式用等值电路概念时推力的表达式12 fFVFPxsxem222)(3IsRPem222212222)(32)(3fIRsfIRFx22211122211112)()(XXSRRUI)/1(11mXX当按当按u/fu/f=C=C控制时控制时LIMLIM的推力表达

5、式的推力表达式222111222111112)()(23XXsRRUsfRFx010Hz20Hz30Hz40Hz当按当按U/f=CU/f=C控制时控制时LIMLIM的推力特性的推力特性LIMLIM的推力与初级电源频率的关系的推力与初级电源频率的关系假定初级电压大小不变，仅仅改变初级电压的频假定初级电压大小不变，仅仅改变初级电压的频率。由推力计算式知，推力反比于初级频率变化率。由推力计算式知，推力反比于初级频率变化010Hz20Hz30Hz40HzLIMLIM很大的初级阻抗削弱了电机的磁场。随着频率很大的初级阻抗削弱了电机的磁场。随着频率升高，初级电压也增大，初级阻抗的影响相应减小升高，初级电压

6、也增大，初级阻抗的影响相应减小当按当按I I1 1=C=C1 1，f f2 2=C=C2 2控制时控制时LIMLIM的推力表达式的推力表达式222212222)(32)(3fIRsfIRFx2122222222)()2()2(23ILLRffRLFmmx122222)()(ILLsRLImm当按当按I I1 1=C1=C1，f f2 2=C=C2 2控制时控制时LIMLIM的推力特性的推力特性010Hz20Hz30Hz40Hz由图可知，推力为常数。推力的大小与初级频率由图可知，推力为常数。推力的大小与初级频率无关无关LIMLIM的推力与初级电流的关系的推力与初级电流的关系假定初级的频率不变，只

7、改变初级电流大小。由假定初级的频率不变，只改变初级电流大小。由推力计算式知，推力正比于初级电流的平方推力计算式知，推力正比于初级电流的平方这表明，控制初级电流可有效地控制推力这表明，控制初级电流可有效地控制推力推力推力F10I1I2实际实际LIMLIM按恒电流恒转差频率控制时的特性按恒电流恒转差频率控制时的特性速度速度 m/s推力推力F010Hz20Hz30Hz40Hz电机推力并不严格为常数。原因是终端效应的电机推力并不严格为常数。原因是终端效应的影响。此外，由于电机次级采用反应板结构也影响。此外，由于电机次级采用反应板结构也是一个原因是一个原因当初级电流和频率恒定时当初级电流和频率恒定时LI

8、MLIM的垂向力特性的垂向力特性LIMLIM在工作时除产生切向推力外还产生法向力。在工作时除产生切向推力外还产生法向力。从法向力公式知，其大小与磁密有关。法向力不从法向力公式知，其大小与磁密有关。法向力不容忽视，它可以超过推力数倍或数十倍容忽视，它可以超过推力数倍或数十倍0200400600800100012001400160018001.00.80.60.40.20.0 F n 40AFnorm al(N)F n 45As F n 60A在在LIMLIM中，初级产生的磁场与次级铁轭产生吸力；中，初级产生的磁场与次级铁轭产生吸力；初级磁场与反应板的涡流作用产生斥力；初级产初级磁场与反应板的涡流

9、作用产生斥力；初级产生的磁场与次级铁轭的涡流作用产生斥力生的磁场与次级铁轭的涡流作用产生斥力转差转差频率频率推力推力F涡流斥力涡流斥力磁场吸力磁场吸力电机合成法向力电机合成法向力选择合适的转差频率值可以使总法向力较小选择合适的转差频率值可以使总法向力较小初级电流和转差频率恒定时初级电流和转差频率恒定时LIMLIM的垂向力特性的垂向力特性当不考虑终端效应等影响时，电机的法向力为当不考虑终端效应等影响时，电机的法向力为常数。转差频率越大，法向力越小。法向力正常数。转差频率越大，法向力越小。法向力正比于初级电流的平方。大体上反比于转差频率比于初级电流的平方。大体上反比于转差频率5Hz10Hz15Hz20Hz初级初级电流电流LIMLIM的推力、法向力与转差频率的关系的推力、法向力与转差频率的关系在确定电机的转差频率值时，应当在吸力与推在确定电机的转差频率值时，应当在吸力与推力之间折衷。例如选取合适的力之间折衷。例如选取合适的f2f2值，使吸力在值，使吸力在系统容忍的范围内。系统容忍的范围内。推力推力吸力吸力转差频率转差频率推推力力吸吸力力F2=0HzF2=20Hz