˘ ˇ˘ ˘ˆ - newagepublishers.comnewagepublishers.com/samplechapter/001136.pdf · 4*...
TRANSCRIPT
�
�������
�� �����������������������
��� ������ �����
������������������� ��������� ����� ������������� ��������������� ����� ������
������������ ��������� ����� ���������� �� ���� ������ ���������� ���������������
�� ���� ������������������������� ������������ ��������������������� ������ �����������
��������� ����� ���������������� ����������������������� ����� ��������� �����
������ ������ �� ������������������� ���������� ������������������ ��������
����� ���������� ������ ��� ������������������ ����������������� ������������� �
���� ���������������� ������������������� ��������������������� ���� ���������
�� ������������������ ��������� ����������� ������������ ����� ��������� �����
������� ������ �������� ���� ��� ���� ������ ��������� ����� ���������������� �
����������������������������������� ���������������������������������������������!�����
��������������"#����������� ���������� � ���������������
���� ��������� ����� ������� ��������������������������������������������
����� ����� ���������� ��������������������� ������ ��������� ������������� ��������
����� ���������� ����� � ��� �������������������������������� ���� ���������
����� �� �� ���� ������������������� � ������� ������ ��������� ��������������������
�� ���������� �������������� ���� �� �� �������������������� ������������ ���������
���������������� � ��������� ���������������������� ��������� ������ �����������
�������� ������ ���������������������������
!����������������� ��� ��� ������ ���������������
���
������ ����� �� !"#�$� %$#$&� ��'
$ � ����� ������������������������� �� ���������������� � ������ ������������
�����%�!�������������������� � ������ �� �������������������� �������������������
� �������������� ������������������ ��������
��" �������#���!����������
&������������������������� ��!���������������� ����������� � ������������ ������ ��
����������� � ������������� ����������������� ������� � ��� ������������ �����
���� ���� ������� ������ �� ���� ���� ������� ��� ������� ����� �����������������
�������'������� ��������������� ���������� ������ ���������� �� �����������������
����������������������������������� ��������������� �� ��������������� ������������
��� ����������� �� ������������ ������������� �����������������������������������������
��������������������� �������������� ������� �������� ���������������& ��� ���� ������
������������������� ������ ���������� ���������� �������������� �� �������� �����'��� ����
������������� ��� ������������'����� ���� ����������������� ����� ����
����� ���������������������� ��������� ������������ ������������� ������������ �
�� ����� ������ ������� �� �������������� ������ � �����%�(�� ����������������
��� �������������������������������� �������������� �������� ��������
!�����"��&��������������(� ������������ � (�����)��������������
���������� � �������������� �������������� ����� ���� ��������������������
)� ��������*�� ���������������� ��)�������*������������� ����������� � �����%�(���
�������������� ����� ��������������� ���� ��������������� ����� ���������� ���� ���������
������������ ��������������������� ���+������ � � ��������� ����� �������������������
����� � ������������������� ����� ����������� ���������������� � �������������
������������� ��,��������������������������������� ������������������������������������
����������� ������� �� ���� ��� �� ���������������������� ������������ ����������������
���� ��������������������� ��������������������������� ������������ ������������������ �
����������������� � ����������������������������������������������������������������
��������� ����� ����������� ��������������������� �������� ���������������������
� ���� �����%���
���������� ���������������������������������������������������������������� � �
����������������������������������������������������� ������������������������ ������
����������� �������������
��* ���"#&�"�� �������&���
!��� ��$��#�+��,������ ������������� �(� �� -,������ ��������������� )����
������������ (�.�������)��/.��� (��0�.�1���
� �������������������� ���������� �������������� ������� ��� �� �� ������������� �
������������������������������������� ����� -������ ������� ���������������������� �������
���������� ����������������� ������� ������ ��������������� ��������
,�� � ������������������ �������������������� ���������������� ���������� �����
������������� ������ ������������������������ ������������ ������������������� ����� ���
���������� ������� ��� ���� ���������� �������� ����������� ��������������� ���� ��
������������������� ����������� �� �������������������� �������� �����������������������
����� ����������������������� ������������������ ����������������� ���������������
���������+����������������������������� ������������������������������ ������������ �����
�������������� �������������������������� ���� ����������������� ������� ���� ������
������������������� � ���������� �� ������� �������� ������������������������������ �
����� ������� ������ ����������������� ������������ ����������������������� �������������
����� ��������+������ ���������������������������� ��� �� �� ��������� ��������������
��� ����������������������������� �� ��������������������������� ��������� ��������
+� �� ��������������� ����� ������������������������������������������ ����������������������
������������ ���������� � �����%������������������ ��� �������� � �����%�.�
!�����%�� #�+��,������ ������������� �(� �� -,������ ��������������� ��/��
����������������� ��� ��� ���� (��0�.�1���
� ����� �������� ������ ���������������� ���������������������������������
��� ������� �������������������� �������������������� ������������������������������ �� �
������ ����� �� !"#�$� %$#$&� ��-
��������������� ������� ��������������������� ����������������������������� � ����� �����
�� ���� ��������������� ���������������������������������� ���������������� �������
����������� ����������������������������������� ����������������� �������� �������������
��������������������� ���
� ������ ������������������ � �����%�. �������������������� ���������������� ����
���������������� ������� ���������������������� �������� �����������������������������
��������������� ���� ��������������������������� ������������������ ������������������
����������� ����� ������� ����������������������������������������������'�����+������
�������������������������������� ��������� ������� �������������������������������������
� ���������������������������������� ������������������������������������������� �����
����������������������� ����� ��������������������������������� �� ���&����������������
�� ������ ��������� � ����������������/������������
���( ���)%�!*
0�� ���1���
�� �ω�
��1�����
(� (�ω�
1� ���
�( !
(
) �� *− ω���)%�(*
&������������ �������������� �� ����� �� �������������������������������� �
����������������� ������� ������������������������ ���
��$ ������&��!���&#���������� �����������
���� ��������� ����� ������������������������ ������������������� ���������� ��
���������� �� ������������ ����������������������������$���������������� ��������������
���� ����� ��������� ��� ���� ����������������� ������������� ����������������� �
������ �� ����� ��� ���� ������� ������ �����������������������������������������
��������� ����� ������� ��������������'���������������� ������������������ ������
������ ����������������� �������)�������������������* ��� �� ����������������������� ����
���������'��)��*������������ ������� ��������� ����� ����������������� ����������� ��
+������ ���������������� ������������ ������������������������������ ������������ ���
����������������������������������� ����������������� ��������� ����������� ��
������ �������������� ���������
)*������������� �������������������������������������� ����� �������������
� � � ������� �� � ��� ��������������� � ��������� � �������������� ��������
%"����������������������� � �����%�2�)*��������������� � ������������� �����)����
� ���������������*�������������������3��������������������������� �� � ���������
����������� �����������������& ������������ � �������� ������������������������
����� ����
�� ���� ������� �� � ��� ����������� � ��������� ��������������������� ��
���� ����������� ����
�����%�2)�*�������� ���������� ������������������� � ��������
������������������ ��������������������������������� ������������������������� � ��� �
��������������)��1�θ3 *���������� �������������������������� ������������������������������
��� �������� �� � �����������������������������(������� ���� ���������������� ���� ���
���������������� ������ �����������%"���������������4����������������������������� �
��� ���"#&�"�� �������&���
������������������� ����������������������������� ���������$������������������� ����
��������� � ������ ������������������� ������ ����������������������������������
52������� ������ ���� ���������� ����������������� ����������������� �� � ���& �����
�� �� �������������������������� �� ����������������������������������� �
�� ���$������������������������������������ � �����%�2�)�*������������ �������������
������ ���������� ���������������� �������������������� �������� ���� ����������������
� � ������������������ � ��
!�����'�������������� ��������������� 2�3�"���������
2�3������� ��� ������ ������ � 2�3� #������ ��+��,������ �������������
)�*������������������ ��������������6���������������������������������� ��� �
�� ���������� ���������� ��������� ����� �������
������������������ ����� ����������������������������������������������������
��������� ������ ������������������������������������������������������������ ��
������������������������������ �����
� ������� ��������%"������������������ �����������
������������� �������������������������� ������������� ���
������������������� ����(�
�������������������� �������� ��� �� �
������������� �������������� �������������%"7
������������������& ������������ � �������������� ���������%"�����������������������
�����%�8�����������������������������������+������ �������������� � ��� ����������
������� ����������������������������������52������� ���������� ���� ������������������
����������������� ������ �� ����+������ �������������������� � ������ �����
��������������������� �� ���
������ ����� �� !"#�$� %$#$&� ���
!�����(��"������������������2�3�"���������
2�3���������� ����������� 2�3������� ��+�����1��
& ���������������� � ��� ������������������������� ������� ��� �������� ���
��� �������� ���������+������ ������� ��������������������������� ���������������
���� �������� ����� ������� ��� ������������������������ ������������������ �%"7
������ ���
�� �����$������������������������������������ � �����%�8�)�*��������� �
��������� ��� ������ � ����������
)�*�������������������������������� ����������������������� � ��� ��������
�������� ������ ������������������������������� � ����������� ������ ���������������
��� ������������������ � �����%�5�)*�
!��� ��)����������� ������ �������������� 2�3�"���������� 2�3� #�+��,������ �������������
��4 ���"#&�"�� �������&���
+����������������� � ��� ������������������������� ��������������������������
��������(���������������� �� ��������������,������������������������ ����� ��������
����������������������� ����������������������������� ���������������� �������������
��� ���� ������������������������� ���� ����� ���������������,��������������������
�� �� ������� ������� �����������������+������ ��������� �����������������������������
������� ���� ������������������������� ������������� ��� ���� ��������������
��������������������������������������������� � �����%�5�)�*�
)�*����������������������������������������������������������������������������
� � ������� � �����%�9�)* �� ���������� ��� ����������� ������������ ���� �������������
����������� ��� ���� ���������� ����� �����������������
!�����*�� 2�3�"�������� ����� ��������� �������� 2�3�#�+��,�������������������
��������������������������������������������� ���� ��� ������� � ������ �
������ ���������������������� � ��� ���������������������������������������� ��
���� ������������������� ������ �������������������� �������������������� �����������
��� ���������������������������
������������������������������������������������������������""�µ������!
(����������& ��
��������������������������� ����������������� ������� ���������������������������������
������������������������������������ ��������+������ ������������������� � ������ �����
��������������� �����."�µ��:� �������� ����������� � ��� ���������������� ��������� ����
� �������������������������������������������������������� ���:���������� � ����������������
�������������� ������������������������� ����� ������������������������������� �������
����������
)�*���� ������� ������������������%�%�)*���������������������������������
����� ������������������������ ������������ ������� ������������������� ��������������
����������� ����������������������� �������� ����������� �� �������� ������)�������
������*��������������� ���������������� ����������������������������� ���������������� ��+� ��
���������� ��������� �������������������������� ������������������������������ �������� �
�������� �� ����������� ������� ������������������������ �������������� ������������ �
��������������������������������������� ����������� ������� �������������������������$
����������������������������������� � �����%�%�)�*����������� �����������������������
������ ����� �� !"#�$� %$#$&� ��5
������������� ����������������� ��������������������� ����������������������!
("����& ������
������ ��������������� ����������� ������� ��������������������������������������� ��
������������������� ������������� ����������� ��������������� �����������������
��� ���� ��������������������������������� � ������� ���� �����������
!��� �����������,���������� ���� ������� ��+��,������ �������������
��% ���#�������
���� ���� ����� ����� � ������ ���� ���� ���� �� � ������ � �� �������� ����� � �� �����
������ ������������� ������!
("��
!
(��:� ������ �������������������������������������
�������������������������������������������������� ����� ����������� �� ������� ��� �
�������� ��� ��������������������������
����������������������������� ������������� ���������� ��� ���������'������
!
9��
�
.���� ���������� ��������� ��� ����� ������� ����������������������������
����� � ��������������������������� ���������� ������� ������!
("�����
�
.���� ���������
������������ �������� ������� ��� �������������� ������������ ���������� ���������
����������������������������� ���� ��������� ������ �����
��' ��+���#������
,��� �������� ������������������� ����������� ���,���������������������� �������������
��������������� ��
��������������� �������� ������������������������ �����������������������������
� ������������������������ ���������� ��������������� ������ ����� �������������������
���������������� �������������������������������� ������ ����������)�*���� �� ������� �
������������� ����������� ���������������� �������������� ������� ��)��*������������
��������� �� ��������������������� ���� ����������� ������������� ��������
�������������� ����������� ��� ������������ �������� � �� ������������� �
������������� ������� �����������$�������� ��������� ������������� ���� � �����������
��6 ���"#&�"�� �������&���
������������������� ����� ���������������� � �������������������������� � ������
���������������������������������������������������������� ���������� ��������������� �
���������������������������������������� ������������������������������� ����������������
� ������� ����������� ���
$������������������� ������������������� ����������������� ����������������������
����� ����� �� �������� ����������������������� ������� ��������%�!"����������� �������
������� ��������������
Series field Armature
Positive half cycle
iL
iL
iL
iL
iL
iL
t
t
�
t
Negative half cycle
Torque
N
N
�S
S
Laminated stator
Positive half cycle
�N
S N
S
Negative half cycle
(a)
(b)
!������,� #������1����������� 2�3�"��������� ����2�3�����������(����������
; ������������������� ����������������� � ��������(����(2"����� ������� ���'���
���8"+'�� ����� ��������3.��������������������������� ������� ������5"""�������� �����
����������������3���������������������������������� � �����%�!!�<�����������������
�������� � ������� ������(" """�������������������� ������ ������� ��+�� ����������
�������� �� �������������������� ��������������� ���� ��� �������������� ������
������ ����� �� !"#�$� %$#$&� ��7
Horse power
Current
SpeedS
peed
Torque
!�������� "��������������(� ���1�����������
� ���������������������� ������������������� ������������� ������������������������
����������������������� ����������������������������������� ������ ��� ���� ���
��������� ������������ ���� ������������������������������������������ ���������
����������� ��"""3�8""������; ���������������������� ��������������� �����������
� ������������ �����������+������� �������� ����������������������������������
������� ���������������� ��������������� ����������������������
��( -�����
���������� ������ ��&��� �)��������� ��������� ���� ��� *���������������������������
��������� �������� ����� �������������������� ������������������������ ��� ����
� �3���� ���� �������������������� ���$������� ������������� ����� ����������� �����
���������� ����������������������;������������������ � ����� ���������� � �
��������� ��������������������������������������������� � �������������������� ����
�������������� �������� �������� ����� ���������������������������������� �� ����
���������������� ������ ����������� ����� ������������������� ������� �������������
��������� ������������ ��������%�!(������������� ����� ���������������������������
�� ���+�������������������������������������������������������$ �� ���� ���������������
�����������������) ������������� ����������������������*�������� ������ ����������
������ � ������������������ �������������������������������� ��� ����������������������
�������� ������������� ��$�� ��� ������ ���������� ����� ������������� �������
�������������� ����� ������� ���� ����������������������������������� ����� �������
��������� ������� ������������������ �� �����������������������������������������
����������� � ���������� ���������������� �������� ������������-����������� ������������
������� ������
=�������������������� ���������������������������������������������������������
������� �����-���������������� ���� ������������������������������������� ������������ ���
� ���� ������ �����
&� ��������������� ������������������������������ � �������������������������
�� ��������� ������������������ ������� ����������������� � ��������������������
��� ���"#&�"�� �������&���
!������"�� ��.,��+��� ������� ������
����������������������� � ��������� ��� ������ �����������$�� �����������-���� �����
������� ���������������� �������������� ���=���������������� ����������������
� ������ ���������������� ���� �������������������������� ��>������ ����������������
���������������� �������� ���������������
��) �������������
����������� ������� ��� ����������������������������������������� ���������������������
������ � ����������������� ������� ���������������� ��������� ���������������� ��
����� � ����� ���������� ������������������������������ � ����� ��������� ������������
�������������������������������������� ���������������
$������������������� ��������� ��������������� ������� ���� �����������������������
�������� ������������������ ��� � �������������
��* �������������
$ ���������������������� ������������ ����������������������� ���������������������� �����
��������������������������������������������� ����� ������������ � �����%�!���> ����
����������� � ������������������� ���� � ��� ������������������ ������ � ������
������ ���� � ���������������������������������� �� �������� ���� ����� ��������������� ��
������������������������� ���� ������ ������� ������ � ��������������������������������
���� ��������� ������������� ���������������������� ������ � ���� ������ �����������
��������������� ��������������������� ������ ������� ������ � ������������������� �����
��������������� ����������������������������������������������������������������������� ��
� � ��
������ ��������������� ����� ������������������� ��������� ���� ��������������� �
��������������,��������� ������������ ���� � ������������������� ������ ������������� ����
�� ��������� ����� ��������$���� ���� �������������� ��������������������������� �
�� ����������� ������ ������� ������ � ���'����
������ ����� �� !"#�$� %$#$&� ��'
Reference winding
Control winding
Rotor
!������$���"�����������
,�� ������������������ � ���������������� ���������������������� ��������������� ��
���������������� ��� ����������������������������������� ���������������� ����������
���������� ��������� �������� ���� ��� ������������������� ������������������������������ �
������ � ������� ��� ����������?���������������� ���������� ��������������������������
��������
�������� �� �������� ����������������������� ��� ���������� ��������� �������������
����� ������ ��������������������������������������� ���������������� ���������������� ����
������ ������ ��������������������������� ������ ������������������ ����������� ���
�����+������ ��������������������� �������������������������������� ����� ���� ��
������������������� ��� ����� ������������������ ���� �� ������������ �����$ �������������
�������������������� �������� ����������������� ������ ��� �������� ������������ ����
�����
��� �.���������+������
$�������������������������� ������� ������������� ���������������������������� ���
� ������������������� ������ ���������� ������������� �������������������������� ����
�� ��������������������������������������������������� ������������ ������������) �
������ ���������������������� ������� ����������*�������������������������������������
����� ���������� ���� �������� ������� ��������������������������������������������
� ������������ ������������������������������������ ����������������������� ����
������������ ���� ������������������������ �������������������������������������� �
��������� ������� ������� ���� ���������������� ���������������������� ����������
���%�!.�������������������������(�����������������> ���������������� � ��
� �� ����������� ���� � ��� ���������������������������������@���������������� ��� � �
� �� ����� ������ � ������������������� �������������@��������������� �������������
������������������������������������� �� ���� ���+� �����������������������������
������������������������������� ���������������������������������������� ����������$������
���������������������������������� ������%"7�)���� ���(������������� ������������������
������*�
�4* ���"#&�"�� �������&���
Control winding
Fromcontroller
Amplifier
Fixed ac voltage
Referencewinding
!�����%� #.�,��������1������
�������������� �������� ������������� ������������ �� ������� ������������
��������� ������������� ������������������� ���� � ���,�� ������� ���������������������
������ ���������� ������� � �� �������� ������ ���� ����� ��� ��������������������������� ��
������� ������� � ������������������ ������ ����& ��������� �� �������� �������%"7
������ �@��� ��@
������������������ ��� �����@
��� ��@
� ���� � ��������� ��������@
� �����������
������������� ���
����%�!2�������������������������������������������������������������������� �
����������� �������������� ��� ��������� ����������������������������������������� ����������
������������� ���������������������'�������������������������������������������������
��������� ������������ ���� ���������������� ����������������� ������� ������'���������
–1.0 –0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.2
1.0
V= 1.0
c
0.8
0.6
0.4
0.2
Torque
Speed
!������'��#�+��,��������1���(� �.�,��������1������
��������
���� =���� ������������ ����� ���������������� ��� ��!������� ���
���� =���� ��������������������������������� ��������������������� ��������������� ���
!��������������� ����� �������
������ ����� �� !"#�$� %$#$&� �4-
���� A������������������������������ �� ��������� ����� �������)*�?��� �����������
)�*�6�������������)�*�B���� � ��������������)�*��������������������)�*�&�����������������
���� $� ��������� ����� ����������������������� �������������������������� ����� �������
A����������� �
���� A��� ���������� ��������� � ��������� ���� � ��������� ����� ��������� �� �� ������� � �
���� ���������������
���� ,�������� ������������C�=���� ����� ������������� ������ ��� ��������������� �� �
�������� ��������������
���� ,���� � �� ��������� ���������� C�D��� �� �������� ��A���� ���� �� ���� ��������� �� �
������������������������
���� =���� ������������� ����������������� �������������������������� �����������������
���� ,�������� �����C�=���� ����� ������������������� �������� �������� ������������ �
�������������� �
����� A��������� ��� ����� �������������� ��������=���� ����� ����������������� ������ �� �
�� ��������������� �