CN1435934A

CN1435934A - 定子双绕组内反馈串级调速高压电动机及其调速控制装置

Info

Publication number: CN1435934A
Application number: CN 02109096
Authority: CN
Inventors: 王励涛; 李寅
Original assignee: Harbin Jiuzhou Electric Co Ltd
Current assignee: Harbin Jiuzhou Electric Co Ltd
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-08-13

Abstract

本发明公开一种定子双绕组式内反馈串级调速高压电动机及其调速控制装置，与高压电机变频调速产品相比具有成本低、体积小、节能效果好的优点，广泛适用与以节约电能为目的而对调速范围要求不大、对调速精度要求不高的大中型风机水泵的调速经济运行。本发明由定子双绕组式内反馈串级调速高压电动机1及其与之配套使用的调速控制装置所构成，其特征是定子双绕组式内反馈串级调速高压电动机的定子具有两套绕组，其中一套为主绕组；另一套绕组则为调节绕组。调节绕组和主绕组构成了变压器关系。控制装置主要由二极管全桥整流桥ZP、晶闸管逆变桥KP、平波电抗器L、锁相环数字触发***CF、可编程序控制器PLC、补偿电容器C、空心电抗器LK、频敏变阻器BP、交流接触器KM、冷却风机FM、保护电路、远控装置等组成。

Description

定子双绕组内反馈串级调速高压电动机及其调速控制装置

所属领域；

本发明属于机电技术，具体地说是一种调速电机及其调速控制***，广泛适用于以节能为目的而对调速范围要求不大，对调速精度要求不高的大中型风机水泵的调速运行。

背景技术：

中国的专利申请，公开号为CN1061309A公开一种内反馈可控硅串级调速***，该***是针对该发明人已申请的专利串级调速电机而设计的调速控制，该串级调速电动机是在定子上装有三次绕组，三次绕组的极数与绕向与原边绕组相同，但导线和并联支路数则根据转子额定电流及电机极数作不同选择，不完全与原绕组相同，两绕组之间可以是磁或电的联系。其调速方法是将定子上的三次绕组连结于有源逆变器的网端，形成可控硅串极调速中的逆变压器副边电压。通过改变逆变角β的大小或采用斩波逆变电路调节占空比，使反射到转子电路中的附加电势得以改变，但上述方案其公开的内容不能够形成完整可实施的方案，其技术的公开是不充分的。无法实施。

技术方案：

本发明目的是公开一种定子双绕组内反馈串级调速高压电动机及其调速控制装置，与高压电机变频调速产品相比具有成本低、体积小、节能效果好的优点，广泛适用与以节约电能为目的而对调速范围要求不大、对调速精度要求不高的大中型风机水泵的调速经济运行。该电动机可以从现有的高压绕线型三相异步电动机的基础上派生，基础电机的三圆尺寸不变，冲片的落圆模不变，一般定子槽形需要改变，如果每次的加工批量不大，可以只投定子单独冲模，这样可以尽可能减少工装模具，缩短加工周期，降低成本。

本发明由定子双绕组式内反馈串级调速高压电动机1及其与之配套使用的调速控制装置所构成，其特征是定子双绕组式内反馈串级调速高压电动机的定子具有两套绕组，其中一套通过高压开关柜直接与高压电源联接，该套定子绕组称为主绕组；另一套绕组则为调节绕组。调节绕组和主绕组构成了变压器关系，主绕组相当变压器的原边，调节绕组相当变压器的副边，调节绕组的感应电势是决定调速电机调速范围的主要因素之一。主绕组和调节绕组同槽嵌放，调节绕组可置于定子槽底或槽口，调节绕组的绝缘根据调节绕组的额定电压处理。主绕组的接线按普通绕线型电动机连接，但调节绕组的接线要与主绕组相序相同，一般接成Y/Δ-11。内反馈串级调速控制装置主要由二极管全桥整流桥ZP、晶闸管逆变桥KP、平波电抗器L、锁相环数字触发***CF、可编程序控制器PLC、补偿电容器C、空心电抗器LK、频敏变阻器BP、交流接触器KM、冷却风机FM、保护电路、远控装置等组成。二极管全桥整流桥7即ZP：，用于将电压和频率均随转速变化的电机转子交流电整流成直流。晶闸管逆变桥8即KP：，用于将直流电逆变成50Hz的交流电，反馈给电机的调节绕组去做有用功。平波电抗器9即L：，起平波和续流作用。锁相环数字触发***2即CF：，用于给晶闸管提供可靠的触发脉冲，通过控制触发脉冲的触发角即可调速。此触发***内具有模拟调节功能，可实现4-20mA模拟信号的闭环控制。可编程序控制器3即PLC：，用于***的逻辑控制。补偿电容器4即C：，用于调节绕组侧就地补偿***的无功功率，并与空心电抗器参数配合形成滤波器作用，能有效地滤除谐波，降低谐波污染。空心电抗器6即LK：，用于抑制补偿电容器合闸时产生的涌流，并与补偿电容器参数配合形成滤波器作用，能有效地滤除谐波，降低谐波污染。频敏变阻器10即BP：，用于绕线电动机的启动，具有启动电流小、启动转矩大的特点。交流接触器11即KM2、交流接触器12即KM3、交流接触器13即KM4：，接受PLC的控制，用于控制调速电机启动、调速运行、全速运行。差频测速表DFM即5：通过采集主绕组电源频率和转子电源频率，然后进行差频来测定电机的转速，此表可安装在控制柜上或远控装置上，优点：不与电机的转动部分发生联系，定转子的频率采集均在调速装置内部完成。

还包括保护电路：用于***的保护、远控装置：用于实现远方控制、冷却风机FM：，用于为电力半导体器件提供冷却。

附图说明：

图1为本发明内反馈串级调速控制装置方框图；

图2为本发明电动机定子绕组结构图；

图3为本发明实施例电路图A部；

图4为本发明实施例电路图B部；

图5为本发明实施例电路图C部；

图6为本发明实施例电路图D部。

图1中14为真空开关、15为电源。图1中16为定子槽底垫条；17为调节绕组下层线圈；18为调节绕组层间垫条；19为槽楔；20为调节绕组上层线圈；21为主绕组与调节绕组间垫条；22为主绕组下层线圈；23为主绕组层间垫条；24为主绕组上层线圈；

具体实施方案：

如图3所示，内反馈串级调速电机的调速原理属绕线型感应电动机转子串附加电势进行调速的理论范畴，该附加电势就是由调节绕组从主绕组感应过来的电势所提供的，通过变流***将该电势串入电机的转子绕组，改变其串入电势的大小即可实现调速，同时调节绕组吸收转子的转差功率，并通过与转子旋转磁场相互作用产生正向的拖动转矩，这就使电机从电网吸收的有功功率减少，达到调速节能的目的。

差频测速表的工作原理：

n = n_{0} (1 - s) = \frac{60 f_{1}}{P} (1 - s) = \frac{60}{P} (f_{1} - {sf}_{1}) = \frac{60}{P} (f_{1} - f_{2})

其中：n：电机转速；

n0：电机的同步转速；

s：电机转差率；

P：电机极对数；

f1：电机定子电源频率；

f2：电机转子电源频率；

Claims

1.一种定子双绕组式内反馈串级调速高压电动机及其调速控制装置，由定子双绕组式内反馈串级调速高压电动机(1)及其与之配套使用的调速控制装置所构成，其特征是定子双绕组式内反馈串级调速高压电动机的定子具有两套绕组，其中一套通过高压开关柜直接与高压电源联接，该套定子绕组称为主绕组；另一套绕组则为调节绕组，调节绕组和主绕组构成了变压器关系，主绕组相当变压器的原边，调节绕组相当变压器的副边，调节绕组的感应电势是决定调速电机调速范围的主要因素之一，主绕组和调节绕组同槽嵌放，调节绕组可置于定子槽底或槽口，调节绕组的绝缘根据调节绕组的额定电压处理，主绕组的接线按普通绕线型电动机连接，但调节绕组的接线要与主绕组相序相同，一般接成Y/Δ，内反馈串级调速控制装置主要由二极管全桥整流桥ZP、晶闸管逆变桥KP、平波电抗器L、锁相环数字触发***CF、可编程序控制器PLC、补偿电容器C、空心电抗器LK、频敏变阻器BP、交流接触器KM、冷却风机FM、保护电路、远控装置等组成；二极管全桥整流桥(7)即ZP：，用于将电压和频率均随转速变化的电机转子交流电整流成直流；晶闸管逆变桥(8)即KP：，用于将直流电逆变成50Hz的交流电，反馈给电机的调节绕组去做有用功；平波电抗器(9)即L：，起平波和续流作用；锁相环数字触发***(2)即CF：，用于给晶闸管提供可靠的触发脉冲，通过控制触发脉冲的触发角即可调速；此触发***内具有模拟调节功能，可实现4-20mA模拟信号的闭环控制；可编程序控制器(3)即PLC：，用于***的逻辑控制；补偿电容器(4)即C：，用于调节绕组侧就地补偿***的无功功率，并与空心电抗器参数配合形成滤波器作用，能有效地滤除谐波，降低谐波污染：空心电抗器(6)即LK：，用于抑制补偿电容器合闸时产生的涌流，并与补偿电容器参数配合形成滤波器作用，能有效地滤除谐波，降低谐波污染；频敏变阻器(10)即BP：，用于绕线电动机的启动，具有启动电流小、启动转矩大的特点；交流接触器(11)即KM2、交流接触器(12)即KM3、交流接触器(13)即KM4：，接受PLC的控制，用于控制调速电机启动、调速运行、全速运行；差频测速表DFM即(5)：通过采集主绕组电源频率和转子电源频率，然后进行差频来测定电机的转速，定转子的频率采集均在调速装置内部完成；还包括保护电路：用于***的保护、远控装置：用于实现远方控制、冷却风机FM：，用于为电力半导体器件提供冷却。