雙直線感應電機試驗技術研究

鞠海林

【摘要】 本文在分析直線感應電機原理的基礎上，設計能量互饋式雙直線感應電機試驗系統，對雙電機進行合理控制，使其中一臺電機工作在電動狀態，另一臺工作在發電狀態，系統用于模擬電動機負載特性，并能將電動機運動產生的機械能轉變成電能，回饋到電網。

【關鍵詞】 雙電機 試驗系統 能量 流動

隨之工業的飛速發展，工業生產和人民生活中越來越離不開電氣設備。直線感應電機作為電氣設備的重要組成部分，廣泛應用于機床、汽車、礦上、醫療等多個關系國計民生的領域。本文在研究直線感應電機原理和數學模型基礎上，設計了雙直線感應電機試驗系統。

一、直線電機

直線電機按工作原理分，一般較常使用的種類包括直線直流電機、直線感應電機、直線同步電機以及直線步進電機。其中直線感應電機是由普通旋轉感應電機演變而來的。把鼠籠式感應電機沿徑向刨開并將它，則是由普通旋轉感應電機直接演變而來的。定子演變而來的一邊稱為初級，轉子演變而來的一邊稱為次級。當直線感應電機進入到一個新的磁場區域時，空氣氣隙磁場強度增加拉直；電機離開時，次級磁場會消失。電機進入和離開時次級磁場的變化會在次級區域里產生渦流，這個渦流會產生一個磁場去削弱本區域內氣隙磁場的變化，這種效應稱為動態邊端效應。

二、試驗系統

為了便于說明互饋系統的具體調節過程，這里規定LIM-1為被試（牽引）電機，初級定子頻率為fs1，輸出電磁推力Fe1；LIM-2為陪試電機，初級定子頻率為Fe2，輸出電磁推力為Fe2；兩臺直線電機同軸相聯速度為v，折算后電頻率為fR，能量互饋式雙直線感應電機機構系統的原理圖如圖1所示。同時規定與直線電機速度v方向相同的推力為“+”，相反的為“-”。直線電機LIM-1的轉差頻率：

當 fs11=fs1-fR （1）

直線電機LIM2的轉差頻率為：

fs12=fs2-fR （2）

三、系統能量流動

雙直線電機試驗系統最主要的特點是能量互饋流動，即在“雙逆變器一電機”的內部之間實現互饋，并且還能經過四象限變流器反饋到電網。下邊以直線電機LIM1和LIM2分別工作在電動和發電工況為例，對試驗系統的能量流動關系進行說明，如圖2所示。圖2中Ps為電網輸入功率；PR，P11，P12分別為四象限變流器REC、逆變器INV1和逆變器INV2的開關損耗，Pin1、Pem1和Pout1分別為直線電機1的輸入電功率、電磁功率和輸出機械功率；Pin2、Pem2和Pout2分

別為直線電機2的輸出電功率，電磁功率和輸入機械功率；

PFe1和PFe2分別為直線電機1和2的鐵芯損耗；Pcul2和Pcul2分別為直線電機I和2的初級定子銅耗；Pcu21和Pcu22分別為直線電機1和2的次級轉子銅耗；Pz1和Pz2分別為直線電機1和2的機械損耗和附加損耗之和。直線電機1的輸入電功率Pin1經過一系列損耗后傳遞到聯接軸端輸出機械功率

Pout1，由于兩電機同軸聯接，因此Pout1=Pout2，實現了能量從直線電機1到直線電機2的傳遞，而Pout2又經過一系列損耗后流回到公共直流母線側，完成了能量回饋。（圖2）

四、結論

節能環保是經濟發展的方向。本文設計的能量互饋是雙直線感應電機試驗系統，雙直線感應電機分別工作在發電和電動狀態，可以實現對電機負載特性的測試，同時電動機旋轉產生的機械能通過發電機反饋到電網，實現了能量的循環利用。

參考文獻

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