申論題

四、一離心式磁懸浮冰水主機壓縮機機頭，其直驅馬達轉速控制可以下圖模 擬之。（25 分）

 圖上變數：
 Ea 定義為控制輸入電壓（單位為 V）；Ia 定義為驅動增幅電流（單位為 A）；Ra 定義為調速阻抗（單位為 Ω） ；La 定義為調速感抗（單位為 H）； Eb 定義為直驅馬達反電動勢（單位為 V） ；θ_m 定義為調速控制產生之旋 轉位移（單位為 Rad） ；ω_m 則是微分旋轉位移產生轉速（單位為 Rad/s） 。 在此，壓縮冷媒吐出量正比於離心葉輪轉速，冰機製冷能力又正比於此 轉速，正比常數為 Rc（單位為 RT‧s/kg）。 又假設直驅馬達轉矩為 Tm（單位為 nt‧m） ，直驅馬達永磁磁鐵產生氣隙 磁通量為 Φ（單位為 Wb） ，轉矩與電流以及氣隙磁通成正比，比例常數 為 K（nt/A/Wb），直驅馬達產生反電動勢，比例常數則為 Kb（單位為 V‧s/Rad）。
 磁懸浮冰水主機與傳統冰水主機最大不同，即為配置軸向磁懸浮軸承， 如圖上所示，在此假定運轉時無嚴重徑向力，徑向止推軸承的黏滯摩擦 可以忽略不計，僅需計算馬達軸上負載的等效黏滯摩擦係數 Bm（單位 為 nt‧m‧s/Rad），而此時，轉動離心葉輪進行冷媒壓縮的轉動慣量為 Jm （單位為 kg‧m²）。