VZ8296附件2-1P压缩机的电流有效值.doc

2007.11.28 １P压缩机的转矩控制时的电流有效值 上野佐千夫 目的 IP的压缩机如下图所示那样，跟2P的压缩机和涡旋式压缩机相比较，压缩气体时的转矩变动大。 Fig1 电机发生转矩是一定值的话，根据跟负荷转矩的差转子加速、减速，通过其作用跟反作用压缩机整体振动。如果追随着负荷转矩让电机转矩发生的话，因为转子的转速没有变动所以压缩机的振动消失。 但是电机电流的振幅变为不是一定的，所以电流的有效值增加。 因此设想了下图的负荷转矩求有效值。 Fig2 分析 1周期的平均转矩正规化设为1。 转速高的话转子的惯性矩变大，对负荷转矩的变动电机转矩可以不追随，所以如图中的绿、红、蓝、桃红线那样变化然后求出有效值。无论哪个情况平均转矩都是1。 　相对于平均转矩1，把0度至90度间的电机转矩设为K。设峰值转矩为A的话： 得出 A = (8-5*K)/8 K为0时A为2.6667；K为0.25时A为2.25；K为0.5时A为1.833；K为0.75时A为1.41667。K为1时当然A为1。 把各区间的公式平方后合计再除以周期得出的值的平方根就是有效值。设1同期为T， 有效值 = √((∫(f(t)^2dt)/T) f(t)在 0度-90度间 f(t) = K 90-270度间 f(t) = 2*(A-K)/T*t + (3*K-A)/2 270-360度间 f(t) = -(4*(A-K)/T*t + (4*A-3*K) 虽然把这个值代入积分的公式可以得出解，但计算很麻烦，所以使用Exel，把1同期分割成360，求各点的f(t)，把这些合计后除以360求出平均值和f(t)的平方，再把这些合计起来除以360，求出其平方根就得出有效值。 接下来，把f(t)作为振幅用三角函数计算。因为是3相，所以U相变化相位角θ，相对于U相，V相、W相各设定-120度、+120度的相位差。 U相电流 = f(t) * sin(t-θ) V相电流 = f(t) * sin(t-θ-120) W相电流 = f(t) * sin(t-θ+120) 有效值的计算也同样使用Exel，1同期分为360，从各点的f(t)求出f(t)的平方，把这些合计起来除以360，求出其平方根就得出有效值 变化相位角θ求出3相电流的有效值及其和。 探讨结果 3-1 变化K时的有效值的变化 Fig3 3-2-1 K为0时的3相电流波形 Fig4 3-2-2 K为0.25时的电流波形 Fig5 3-2-3 K为0.5时的电流波形 Fig6 3-2-4 K为0.75时的电流波形 Fig7 3-2-5 K为0.75时的电流波形 Fig8 3-3 变化机械性相位时的各相位的电流上的有效值的变化 Fig9 3-3-1 相位角为0度时的电流波形(k=0) Fig10 3-3-2 相位角为15度时的电流波形(k=0) Fig11 相位角为30度时的电流波形(k=0) Fig12 3-3-4 相位角为45度时的电流波形(k=0) Fig13 3-3-5 相位角为60度时的电流波形(k=0) Fig14 考察 电机电流进行转矩控制时，跟不进行时相比较，有平均1.33倍的有效值(Fig3)，最恶劣为2.26倍的峰值电流流动(Fig11,Fig13)。可以知道这时候有效值电流变为1.38倍(Fig9)。电机绕组因为有效值的平方成比例地温度上升变为1.91倍。 更进一步也可以知道在负荷最重的相位上，三相电流的任何一个相的电流变为峰值的话其相的有效值变为最低时的1.08倍(Fig9)。但是3相的绕组损失合计是相同的。损失分布可以更均匀。 压缩机内编入电机时通过稍微的努力可以使电机的绕组的最恶劣温度下降。 实际上不会有K=0，但在今后最低频率下降的话有必要设想接近K=0来进行电机、压缩机、变频的设计。 速度变动 ＴＭ（电机转矩） 减速 加速 运转角度（ｄｅｇ） ＴＬ（负荷转矩） 转矩 速度 ３６０ ０ ０ 涡旋 2P回转 １P回转 负荷转 矩 ３６０ ０ 运转角度（ｄｅｇ） 1 1 1.41667 0.75 0.5 1.8333 2.25 0 0.25 2.6667 Average Torque 1 2 3 0 GAS LOAD TORQUE CRANK ANGLE(Drgree) 360 270 180 90 气体负荷转矩 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 K 有效值 平均值 有效值