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随着科学技术的快速发展,电气工程自动化在多个领域发挥着越来越重要的作用,为人们的工作、学习和生活提供了极大的便利。下文是我为大家搜集整理的关于本科电气工程及其自动化 毕业 论文的内容，欢迎大家阅读参考!本科电气工程及其自动化毕业论文篇1 浅析电气工程电气技术的发展 一、关于电气工程技术发展环节分析 随着计算机网络系统的健全,电气工程应用技术也在不断深化,其现代电气工程系统逐渐健全,满足了时代经济对于电气工程技术的发展需要,电气工程的发展,离不开对其内部理论应用体系的健全,实际上电气工程理论体系的健全与当时的经济时代背景是分不开的,特别是在学科相互融合交叉的今天。科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步,科技是第一生产力,创新是社会发展的推动力。 二、关于电气学科环节的分析 1随着电气工程系统的不断健全,电气学科理论知识也在不断深化应用,这两者实现了相互促进。我国对于电气信息学科的划分包括以下内容,其属于工学门类,其学科分支有电气工程、信息通信工程、计算机科学技术等。无论是哪一个学科分支,其都以计算机应用为基础,这是电气学科的理论实践基础,也是电气工程的应用基础。随着时代的发展,其技术工程及其电磁类的基础学科得到有效结合。实现了对其现代电气工程的发展,满足了市场经济的发展需要。我国电气工程一级学科下设五个二级学科:电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术,电气工程包含的专业基础理论有电路原理、模拟电子、数字电子、微机原理与接口技术、单片机原理、自动控制原理、电磁理论、MATLAB仿真等。专业理论有电力系统及其暂态分析、电力电子、电机学、高电压与绝缘、电力拖动、输配电、工厂企业供电、电力市场等。 2目前来说,国外发达国家的电气工程专业体系是比较健全的,随着经济时代的发展,其内部理论实践体系日益健全,伴随着科学技术的发展而发展。在以前的电气工程专业中,国外发达国家的教学是以电力工程为主要的模式,随着知识经济时代的发展,其电子技术及其计算机技术逐渐成为电气工程的应用核心,其电气学科体系日益健全。有些国外高校的电气工程教学过程中,实现了对电力工程学科的取缔,取而代之的是电气工程的计算机应用教学,这满足了国际经济发展的局势,实现了对电气工程的更新,保障了电气学科系统的健全,确保其内部各个环节的有效协调,无论是电气学科的健全还是电气工程技术的更新,这一定程度提升了国外发达国家的发展的软硬实力。我国的电气工程始于1908年上海南洋公学的电机电工学科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的历史了。1917年该校的电机专科设立了电讯门,即我国最早的无线电专业,如今的电子信息及计算机专业群都是由此发展演化而来的。1932年,清华大学设置了电机系。建国后,我国建立了一大批以工科为主的多科性大学,其中大多设立了电机工程系。1977年以后,大部分高校的“电机工程系”陆续更名为“电气工程系”,近几年来,部分高校又把“电气工程系”发展成为“电气工程学院”。我国的电气工程虽然与国外名称相同,但内涵有很大区别,我国大学一般都是强弱电分开,即电气类与电信类分设在不同的学院。 随着我国经济的发展,我国高校的电气工程教学中,电力学科也逐渐实现了与现代信息技术的融合,符合了国家信息化经济的法发展需要,这有效推动了我国的电气工程的学科应用系统的健全,进行其电气工程领域的技术创新模式的应用,保障其内部技术应用环节的优化。在此过程中,我们为了本国的电气经济的发展需要,需要进行国外电气学科的先进管理 经验 的汲取。国外发达国家的着名大学大都把电气工程、通信工程、计算机工程放在同一学院,以利于在电气工程学科中融入大量的信息技术知识。与其他学科不断交叉融合,拓展了研究领域,大量的研究都是在跨学科领域开展的。与企业联系密切,科技成果转换能力强,引领产业技术更新。 三、关于电气技术发展前景的分析 电气技术的未来发展前景是非常广阔的,其影响着电力工业及其相关电力行业发展,可以说电气技术的应用发展,是国家经济建设的重要环节。电气技术的发展,也推动了可再生能源技术的深化应用,满足了国家经济的健康可持续发展,实现了对风电技术、光伏技术及其氢能的有效应用,这符合未来电气工程的发展需要,满足低碳经济的发展需要。特别是氢能技术的应用,氢能有其他能源无与伦比的优势,其反应后的生成物为水和氮化氢,对环境没有污染。地球上的海水所含的氢用来发电就够人类用数亿年。单位重量的发热量叫热值,氢的热值是汽油的3倍,煤炭的4倍。现在世界上很多国家正在斥巨资研究这一能源,但目前还处在实验室阶段,距工业应用还有一段距离。超导技术的深化,满足了电气工程的发展需要,促进其综合社会效益的提升,通过对其超导储能系统的深化应用,实现对其电能的有效转换,实现对其电磁能的应用。它是一种高效的储能系统,能够实现对电网的安全性的提升,满足了实际工作的需要。保障电网安全。超导大容量电缆,可大大降低输电过程中的电耗,提高能源效率。灵活交流输电技术,用大功率电子器实现对电力系统电压、参数、功率、相位角等的实时调节控制,以实现电力系统的安全稳定性和输电过程中的能耗。 四、结束语 为了满足国家经济的健康可持续发展,该文就电气工程技术与学科发展环节展开了研究深化,以方便现实难题的解决,促进电气工程系统的健全。 本科电气工程及其自动化毕业论文篇2 浅探电气工程自动化 摘要：科学技术的发展进程中，工业发展迅速，特别是近年来信息技术成果越来越多地用于电气工程，使得电气工程的发展前景良好。但是，电气工程中融入自动化技术，实现了电气工程各项工作顺利展开的同时，还存在着一些不足。因此，针对电气工程自动化的不足问题进行分析，并具有针对性地提出改进 措施 。本论文针对电气工程自动化的不足及改进措施进行探究。 关键词：电气工程;自动化;不足;改进措施 1前言 在各个行业中，电气工程的应用程度以及未来发展状况成为衡量自动化技术水平的关键衡量指标。目前的电气工程自动化发展中，受到诸多因素的相应而导致其不足，具有针对性地制动改进措施并落实到电气工程的实际运行中，以提高自动化技术水平。 2电气工程自动化的发展现状 电气工程自动化是伴随着信息技术而发展起来的综合性学科，在中国的工业领域中已经广泛应用。作为一门新兴的科学技术，电气工程自动化的发展直接关乎到人们的生产生活。随着信息技术的发展，电气工程自动化也呈现出迅猛发展的态势，已经成为推进高科技发展的重点内容。中国的工业领域、农业领域和国防领域中，电气工程自动化都成为了基础技术而发挥着重要的作用[1]。可见，电气工程自动化成为了中国国民经济快速发展的重要力量。即便是在科技研究领域中，电气工程自动化作为建立在信息技术基础上的学科，被不断地研发，并将研发成果在应用领域中得以验证，不仅使得人们的 思维方式 发生了改变，对中国的工业发展和科技进步具有重要的意义。 3电气工程自动化所存在的不足 3.1电气工程自动化没有树立明确的技能目标 中国的工业领域汇总，电气工程所发挥的作用是不容忽视的，对推动中国的工业生产发展发挥着基础性作用。随着中国的工业智能化方向发展，已经新的科技成果被研发出来，并应用于仪器设备中，使得这些仪器设备在工业领域中得以应用，大大地提高了工业生产效率。但是，工业生产领域中的电气工程由于能源消耗量大而没有发挥能源节约的作用，不利于节能减排。电气工程领域中，要提高工作人员的安全意识，才能够确保工业生产质量。工作人员安全操作不仅可以确保机械设备的使用规范，更重要的是能够保证自身的生命健康。市场竞争环境下，越来越多的工业企业注重经济效益而忽视了安全质量问题，对电气工程质量没有采取有效的监督管理办法，特别是最终点结构检验，没有将施工质量管理落到实处，导致电气工程质量不符合规定的标准。 3.2电气工程自动化的系统集成化程度较低 电气工程自动化技术的发展迅速，是其功能的完善性起到了重要的推动作用。着眼于未来，电气工程自动化的发展进程中，系统化集成化是重要的趋势。从中国目前的电气工程自动化发展状况来看，虽然该技术已经被广泛地应用与各个领域中，但是，集成化程度依然不足，因此而导致中国的工业发展距离经济发展国家还相对落后[2]。目前的电气工程自动化技术目前存在着独立性运行弊端，由于功能单一，且电气工程运行中子系统之间衔接性度不够，使得电气工程自动化的信息共享力度不够，导致电气自动化系统的功能难以充分发挥。 3.3电气工程自动化的网络构架各不相同 电气工程自动化技术的发展目标是将其系统化构造建立起来。但是，从目前的电气工程自动化网络构架来看，各有不一，对电气工程自动化技术产生了不利影响。特别是电气工程自动化系统的生产厂家在研发软件产品和硬件产品的时候，没有建立统一的接口而导致各种自动化设备难以兼容，不利于信息资源的共享，使得电气工程自动化难以系统化运行。 4电气工程自动化问题的应对措施 4.1重视电气工程自动化的节能设计 设计电气工程中，要重视节能设计，从实践的角度出发使得电气工程自动化运行中可以发挥节能效果。为了使得电气工程运行中的能源损耗降低，就要首先采取设计措施对变压器进行技术改造，或者选用绕组阻值较小的变压器，从而使得能源消耗量降低[3]。从工业企业的角度而言，电力变压器的选用，要优先考虑节能型变压器，以降低能源损耗。在辅助性设施的选用上，包括照明设备以及配套设施等等，都会相应地减少。只有在电气工程自动化设计中做到节能减排，才能够促使电气工程更好地发展。 3 4.2重视电气工程自动化的质量管理 要做好电气工程自动化的质量管理工作，就要在电气工程建设中提高质量管理意识，定期地对工作人员开展技术能力培训和岗位责任培训是非常必要的，以使所有工作人员的综合素质有所提高。电气工程施工中，认真把握材料设备的质量是非常重要的[4]。施工的材料设备要专人采购，经过检测合格后才能够进入到施工现场，以保证施工质量。电气工程建设中，要高度重视监督管理工作，要求所有的工作人员都要按照规范执行本职工作，并在确保工程质量的前提下对施工进度进行调整，以确保电气工程建设顺利展开。 4.3重视电气工程自动化系统运行的集成化 电气工程企业要确保该项技术能够系统化展开，集成化运行，就要将系统开发平台建立起来。这就需要电气工程自动化专业技术人员要具备较高的综合素质，在运用专业技术能力的同时，还要具备一定的创新能力，随着电气工程自动化技术人员的主观积极性充分地发挥出来，就会更多地在设计中考虑到电气工程运行中各种设备的兼容性，从而降低电气工程运行成本。 5结语 综上所述，自动化技术逐渐地渗入到工业领域中，逐步取缔了手工操作，不仅提高了工作效率，而且还塑造了安全的工作环境。但是，电气工程运行中，尚存在着诸多的不足，需要从工程实际出发不断地改善，以提高电气工程运行效率。 参考文献: [1]卢龙龙.刍议电气工程及其自动化存在的问题与对策[J].科技创新与应用，2013(31):114. [2]徐梅玉.我国电力企业对电气工程及其自动化技术的运用探讨分析[D].武汉:湖北工商学院硕士学位研究生，2012. [3]杨利利.刍议电气工程及其自动化问题及对策[J].中国新技术新产品，2013(04):120. [4]王关媛.电气工程及其自动化对我国经济发展的影响[D].吉林:吉林 财经 学院硕士学位研究生，2012. 猜你喜欢： 1. 电气工程及其自动化本科毕业论文 2. 有关电气工程及其自动化本科毕业论文 3. 电气工程及其自动化分析毕业论文 4. 有关电气工程及其自动化专业毕业论文 5. 电气工程及自动化专业毕业论文
机电一体化技术及其应用研究摘 要 讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。 关键词 机电一体化 技术 应用1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。1.4 网络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。1.8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。1.9 绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。2 机电一体化技术在钢铁企业中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：2.1 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢---连铸---轧钢综合调度系统、冷连轧等。2.2 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。2.3 开放式控制系统(OCS) 开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。2.4 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。2.5 现场总线技术(FBT) 现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。2.6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。参考文献1 杨自厚． 人工智能技术及其在钢铁工业中的应用[J]．冶金自动化，1994（5）2 唐立新.钢铁工业CIMS特点和体系结构的研究[J]．冶金自动化，1996（4） 3 唐怀斌． 工业控制的进展与趋势 [J]．自动化与仪器仪表，1996（4） 4 王俊普． 智能控制[M]． 合肥：中国科学技术大学出版社，1996 5 林行辛． 钢铁工业自动化的进展与展望[J]．河北冶金，1998（1）6 殷际英． 光机电一体化实用技术[M]．北京：化学工业出版社，20037 芮延年． 机电一体化系统设计[M]． 北京：机械工业出版社，2004．电机功率转换的原理引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在于电磁转矩控制。然而，这种观点尚缺乏理论和实践的证明，值得商榷。 本文根据电机功率转换的普遍原理，提出并证明恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制，转速调节是功率控制的响应，其关键为如何通过电功率控制轴功率。 一、功率控制与转矩控制 根据机电能量转换原理，凡电动机都可划分为主磁极和电枢两个功能部分。主磁极的作用是建立主磁场，电枢则是与磁场相互作用将电磁功率转换为轴功率。 直流电动机的主磁极和电枢不仅结构鲜明，而且功能独立，无疑符合以上定义。而交流（异步）电动机通常以定子、转子划分构成，需加说明。 根据所述电枢定义，异步机的轴功率产生于转子，因此，异步机真正的电枢是转子。问题在于定子，一方面定子励磁产生主磁场，故定子是主磁极。另一方面，定子又通过电磁感应为电枢（转子）输送电磁功率，却不产生轴功率，因此定子又具有电枢的部分特征，这里我们把它称为伪电枢。定子的这种复合功能，是异步机区别于直流机的主要特征。 从电枢输出角度观察，电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为： PM＝MΩ (1) 或 Ω＝PM／M （2） 公式（2）除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外，同时表明，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节，前者简称功率控制，后者简称转矩控制。 1. 功率控制 功率控制是以轴功率PM为调速主控量， 作用对象必然是电枢或伪电枢。电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小。 即 M＝Mfz (3) 当负载转矩一经为客观工况所确定之后，电磁转矩就唯一地被决定了，因此电磁转矩不仅与调速控制无关，而且不能随意改变其量值。 电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程，转矩的变化是转速响应滞后的结果，此时，功率控制造成电磁转矩响应。 设电机调速前的稳态转速为Ω1，轴功率为PM1，调速后的稳态转速为Ω2，相应的轴功率变为PM2。 由于电磁转矩： M＝PM／Ω (4） 故调速时，电磁转矩变为： M＝PM2／Ω 由于受惯性的作用，在t＝0的调速瞬时Ω＝Ω1，故 M＝PM2／Ω1 t=0 此时的电磁转矩将与原来的电磁转矩M1＝PM1／Ω1不等，转矩平衡被破坏并产生动态转矩，电机转速在动态转矩作用下开始由Ω1向Ω2过渡，其变化规律为： Ω1＝（Ω1－Ω2）e－t/T＋Ω2 （5） 电磁转矩则为：M＝PM2／（Ω1－Ω2）e－t/T＋Ω2 随着时间增大，动态转矩减小，直至电磁转矩与新的负载转矩平衡，即： M＝PM2／Ω2＝Mfz， 转速稳定在Ω2不变，电机调速结束。 上述的调速过程可以由图1的框图说明。图1 功率控制的调速流程 功率控制作用的是电枢，主磁场或主磁通量保持不变，根据电机理论，电机的额定电磁转矩正比于主磁通量，受限于电枢的最大载流量。因此功率控制调速时，电机的额定电磁转矩输出能力不变，属于恒转矩调速。 2. 转矩控制 根据公式（2），电机转速在轴输出功率不变的前提下，与电磁转矩成反比。由于受电磁转矩以额定转矩为上限的约束，转矩控制实际上只能在额定转矩以下实现，因此属于恒功率调速。 电磁转矩的独立控制方法主要依据转矩公式： M＝CMΦmIS （直流机） (6) 或 M＝CMΦmI2COSφ2 （交流机） (7) 受控的物理量为主磁通Φm，由于主磁通量Φm产生于主磁极，因此转矩控制实际上是磁场控制，作用对象为主磁极。转矩控制调速同样要保证稳态时的转矩平衡，即： M＝Mfz 由于调速稳态时，电磁转矩发生了变化，因此要求负载转矩适应于电磁转矩变化，即要求负载跟踪电机。 转矩控制实际是弱磁调速，主要用于额定转速以上的调速。鉴于本文重点讨论的是功率控制，故不赘述。 二、功率控制的方法与性能 电机调速的轴功率控制只能通过电功率间接控制来实现。以异步机为例，图2是其等效三端口网络。 图2.异步机的等效网络 其中电枢（转子）除产生轴功率输出外，还产生以感应电压u2和电流i2为参量的电功率响应。由于该功率与转差率成正比，故称转差功率，其端口简称Ps口。 如果电机转子为笼型，其绕组呈短路状，Ps口为封闭不可控的。反之为绕线型，Ps口则是开启可控的， 转子可以通过Ps口输出或输入电功率。由此可见，异步机的功率控制调速有两种方式，一种是通过伪电枢间接对电枢实现轴功率控制；另一种是通过Ps口直接控制电枢轴功率。 前者主要适用于笼型异步机，后者则适用于绕线型异步机。 1. 定子伪电枢功率控制。 图3.异步机定子功率控制调速 作为伪电枢，定子向电枢（转子）传输的电磁功率： Pem＝P1－△P1 （8） 电枢的轴功率则为： PM＝Pem－△P2 (9) 故 PM＝P1－（△P1＋△P2） (10) 可见，控制伪电枢的输入功率P1或增大其损耗△P1就可以控制电枢的轴功率，后者显然是低效率、高损耗的调速，不宜推荐。 控制P1调速的唯一方法是调压━━变频， 即所谓的变频调速。由于： P1＝m1U1I1COSφ1 (11) 故对于电压源供电调节端电压U1是控制功率P1的必须手段。问题的关键是为什么不能单纯调压，而必须辅以变频？这是定子除了伪电枢的功能之外，还同时兼主磁极之故。 前已叙及，功率控制的要点有： ① 保持主磁通量不变 ② 作用对象是电枢或伪电枢 ③ 控制目标是轴功率 如果单纯调压而频率不变，定子的主磁极功能就要受到严重影响。根据电机理论，做为主磁极，定子的主磁通量： Φm＝E／4.44W1kr1f1 ＝KE1／f1 ≈KU1／f1 (12) 恒频调压的结果，主磁通Φm将随U1下降而减小，形成了前述的转矩控制。更主要的是此时不但未能控制功率P1，反而增大了电机损耗，与目的绝然相悖。 设负载为恒转矩性质，由转矩平衡方程，电磁转矩： M＝Mfz＝const 又 M＝CMΦmI1COSφ1 ＝CMΦmI2COSφ2 (13) 设功率因数不变，定转子电流I1、I2将随主磁通Φm下降而正比增大，其结果功率P1不变，但定转子损耗： △P1＝m1I 12 r1 △P2＝m2I 222 r1 将按电流的平方律增大。根据式（10），轴功率控制虽能实现，却属低效率高损耗的调速。 为此，异步机定子的功率控制调速，必须要将定子的主磁极和伪电枢两种功能游离开。针对同一定子绕组，一方面使主磁极产生的磁场保持稳定，同时又要控制其向电枢传递的电磁功率。 于是变频调速建立了一条重要原则，就是调压变频，且保证V／F（压频比）为常数，这样就确保了上述控制要求的实现。顺便指出，近代变频调速的矢量控制，实际上就是遵循这一原理。矢量控制的核心思想，是把磁场与转矩游离开，分别加以控制，认为调速的根本在于转矩，而事实上游离的却是磁场和电磁功率，虽然结果无误，但理论上必须加以澄清。 2. 转子功率控制 对于绕线转子异步机的调速，可以利用转差功率端口━Ps口直接控制轴功率。方法是由Ps口移出或注入转差功率。需要指出： ① 所述的转差功率应区别经典电机学中的转子损耗转差功率，为此将后者称为转子损耗功率，记以△P2。 ② 转差功率有电能与热能之分，分别记以Pes和Prs，两者性质不同，对调速的影响也不同。 图4.异步机转子功率控制调速 当在转子的Ps口引入电转差功率Pes时，转子的轴功率： PM＝（Pem±Pes）－△P2 （14） 式中的Pem为定子向转子传输的电磁功率，电转差功率的负号表示从Ps口移出，正号表示从Ps口注入。Pes属电功率，故与电磁功率相合成，结果使轴功率PM发生变化，电机转速得到相应调节。 电转差功率调速的典型实例是串级调速和双馈调速，前者的电转差功率为负，流向为从转子移出，故实现的是额定转速以下的调速。后者的电转差功率可以双向流动，既可以移出，又可以注入，因此可以实现低同步和超同步两种调速。 当Ps口引入的是热转差功率Prs时， 转子的轴功率则为： PM＝Pem－（△P2＋Prs） (15) 显然热转差功率的引入，增大了电枢（转子）的损耗，轴功率随Prs的增大而减小，其典型例子是异步机转子串电阻调速。 三、功率控制的理想空载转速，效率与机械特性 根据电机学，电动机的理想空载转速主要取决于电枢的电磁功率，因有： Ω0＝Pem／M （16） 由于电磁转矩为负载所决定，理想空载转速Ω0就决定于某一负载条件下电磁功率的大小。 功率控制调速的电枢功率可以综合表达为： PM＝∑Pem－∑p2 （17） 相应的转速： PM／M＝∑Pem／M－∑p2／M （18） Ω＝Ω0－△Ω (19) 其中Ω0＝∑Pem／M为功率控制调速的理想空载转速，因此调节电枢的电磁功率可以改变电机的理想空载转速。换言之，电机的理想空载转速取决于电枢的电磁功率。又，△Ω＝∑p2／M 为电机的转速降。由此表明增大电枢损耗，可以增加电机转速降。 电机调速的效率表达为： η＝PM／（P1－∑pi） ＝PM／（Pem－△P2) 因此，在一定的轴功率PM输出条件下，控制电磁功率的调速是高效率的节能型调速，而控制损耗功率的调速必然是低效率的耗能型调速。 公式（18）同时刻画出了功率控制调速的机械特性，当连续改变电磁功率∑Pem时，如果损耗功率不变，电机的理想空载转速随∑Pem连续变化，其机械特性为一族平行的曲线。而增大损耗，电磁功率不变时，电机理想空载转速不变，改变的只是转速降，其机械特性为一族汇交型曲线。如图5给出了两种调速的定性曲线。 图5 a.电磁功率调速特性 b.转速降调速特性 综上所述，可以得出以下结论： ① 电磁功率控制调节的是理想空载转速，损耗功率控制调节的是转速降。 ② 电磁功率控制是高效率节能型的调速，其机械特性必为平行曲线族。损耗功率控制属低效率耗能调速，其机械特性必为汇交型曲线族。 四、异步机调速的分类与方法 与按n＝ 60f1/p·(1-S）表达式不同，根据本文所述的电机调速功率控制理论，异步机调速可分类表示如下： 性质/方案 控制点/变量 方法 要点 五、结论 1. 电机调速的基本原理有两种，一为轴功率控制，二是转矩控制。转矩控制实际是磁场控制，适于恒功率调整。 2.轴功率控制的作用对象是电枢或伪电枢， 并最终只能通过电功率控制来实现。其中，电磁功率调节的是理想空载转速，损耗功率改变的是转速降。前者为高效节能型，后者为低效耗能型，两者的机械特性亦由此决定。 3. 轴功率控制的调速具有恒转矩特性，电磁转矩的变化是转速响应滞后所造成的，调速稳态时，电磁转矩只决定于负载，与控制无关。 4. 变频调速和电转差功率控制调速同属电磁功率控制调速，两者性能一致，并无本质差别。
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《中国电机工程学报》（旬刊）国家一级学报，国内外公开发行，全国中文核心期刊。主要出版动力和电力工程领域的新理论、新方法、新技术和新成果。主要服务对象是电力工业和电工制造领域的广大科技工作者、高级工程技术人员和高等院校师生。