CN106782946A - 一种大功率电阻器及其测控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率电阻器及其测控系统，包括防护风罩、圆形电阻本体、安装底座、通风机、电机防护罩和接线盒，圆形电阻本体由多个电阻片和陶瓷电阻座构成，电阻片和陶瓷电阻座构成六组扇形的通道组成圆形电阻本体，与现有技术相比，本发明瓷件之间可以相互替换，方便维护和更换；使用先进的传感器阵列融合技术、电子技术、故障诊断技术、通讯技术，本发明所设计的大功率电阻器具有网络化、智能化功能，实现了大功率电阻器智能化功能。该智能电阻器的成功研制、生产以及交付运行，填补了国内重型电动车矿用制动电阻器智能化研究的空白。

Description

一种大功率电阻器及其测控系统
技术领域
本发明涉及应用于400T重型电动轮矿用车电气制动领域，尤其涉及一种大功率电阻器及其测控系统。
背景技术
目前世界上生产重型电动轮矿用车的国家主要有美国、日本、白俄罗斯、法国等，主要生产厂家有小松矿用设备公司、尤克里德—日立公司、尤尼特—里格公司、利勃海尔公司、特雷克斯公司和白俄罗斯的别拉斯等；重型电动轮矿用车在我国大型露天矿山的使用始于上世纪70年代中期，主要应用于煤炭、冶金等露天采矿行业，其主要经历了独立研发、合作生产、国产化三个阶段；重型电动轮矿用车主要由发动机、前桥结构及悬架系统、液压系统、制动系统、电传动系统、轮胎等组成。制动系统作为重型电动轮矿用车一个非常重要组成部分，其经常采用电制动和液压制动相结合的方式，电制动一般在车速5Km/h以上及重载下坡工况下使用，其作用主要是减速制动以及控制下坡车速。电制动依靠于制动电阻器实现，原理是制动时牵引电机转换成发电机，产生巨大电能(此阶段为矿用车动能转化为电能)，这部分电能加载与制动电阻器上，耗散于大气中(此阶段为电能转化为热能)。鉴于大型露天矿山开采的需要以及减员增效，成本控制不断凸显，重型电动轮矿用车呈现“大型化”趋势，对可靠性及制动性能要求也是越来越高，因而对制动电阻器的制动性能、负载能力、使用寿命、可靠性提出更高要求，目前重型电动轮矿用车制动电阻器主要依赖于进口，不但价格昂贵，采购以及售后维护流程、手续更是繁杂。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种大功率电阻器及其测控系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括防护风罩、圆形电阻本体、安装底座、通风机、电机防护罩和接线盒，所述圆形电阻本体由多个电阻片和陶瓷电阻座构成，所述电阻片和所述陶瓷电阻座构成六组扇形的通道组成圆形电阻本体，所述防护风罩位于所述圆形电阻本体的一侧，所述通风机位于所述圆形电阻本体的另一侧，所述电机防护罩设置于所述通风机的电机外，所述接线盒位于所述安装底座上，所述通风机安装于所述安装底座上。
具体地，所述陶瓷电阻座采用含量95％的Al2O3陶瓷，用模具干压成型而成；所述电阻片为Cr20Ni30镍铬合金材料制成，所述电阻片的表面设置有交叉冲压成型的加强筋。
一种大功率电阻器及其测控系统包括输入传感器阵列、输出控制信号及通信阵列、只读存储器、工业级中央处理器、铁电存储器、WIFI通讯模组、外部电源模块和后背电源模块；输入传感器阵列包括但不局限温度传感器、电流传感器、电压传感器、3轴加速度传感器、风压传感器、流量传感器；输出控制信号及通信阵列包括风机开停控制信号、电阻器负载通断控制信号、报警信号及工业总线接口。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种大功率电阻器及其测控系统，与现有技术相比，本发明圆形分割式外形结构设计是将完整的圆形进行分割组合，简化成型工艺，提高可生产性；无风道通风设计是将传统的风道取消，提高风机的冷却效率，降低电阻带负载时的温度；可互换性设计包括组合电阻单元之间可以相互替换，瓷件之间可以相互替换，方便维护和更换；使用先进的传感器阵列融合技术、电子技术、故障诊断技术、通讯技术，本发明所设计的大功率电阻器具有网络化、智能化功能，实现了大功率电阻器智能化功能。该智能电阻器的成功研制、生产以及交付运行，填补了国内重型电动车矿用制动电阻器智能化研究的空白。
附图说明
图1是本发明的爆炸图；
图2是本发明的圆形电阻本体的立体结构示意图；
图3是本发明的圆形电阻本体的侧面结构示意图；
图4是本发明的电阻片的结构示意图；
图5是本发明的组装结构示意图；
图6是本发明的智能电阻测控装置结构原理框图。
图中：1-防护风罩；2-圆形电阻本体；3-安装底座；4-通风机；5-电机防护罩；6-接线盒；21-电阻片、22-陶瓷电阻座、S1-输入传感器阵列、S2-输出控制信号及通信阵列、S3-只读存储器、S4-工业级中央处理器、S5-铁电存储器、S6-WIFI通讯模组、S7-外部电源模块、S8-后背电源模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1至图5所示：本发明包括防护风罩1、圆形电阻本体2、安装底座3、通风机4、电机防护罩5和接线盒6，所述圆形电阻本体2由多个电阻片21和陶瓷电阻座22构成，所述电阻片21和所述陶瓷电阻座22构成六组扇形的通道组成圆形电阻本体2，所述防护风罩1位于所述圆形电阻本体2的一侧，所述通风机4位于所述圆形电阻本体2的另一侧，所述电机防护罩5设置于所述通风机4的电机外，所述接线盒6位于所述安装底座3上，所述通风机4安装于所述安装底座3上。
本发明用于环境非常恶劣的采矿领域，主要特点有高性能陶瓷单级绝缘设计、2880KW超大负载功率设计、新颖独特的圆形分割式外形结构设计、无风道通风设计、可互换性设计等。其中，高性能陶瓷单级绝缘设计是通过选择高性能材料、独特成型工艺、独特外形设计，以满足采矿使用的恶劣环境需求；2880KW超大负载功率设计是通过选择高强度镍铬合金作为电阻片材料、独特的电阻片形状设计、独特的表面压筋设计，以满足2880KW超大负载功率；新颖独特的圆形分割式外形结构设计是将完整的圆形进行分割组合，简化成型工艺，提高可生产性；无风道通风设计是将传统的风道取消，提高风机的冷却效率，降低电阻带负载时的温度；可互换性设计包括组合电阻单元之间可以相互替换，瓷件之间可以相互替换，方便维护和更换。
具体地，所述陶瓷电阻座采用含量95％的Al2O3陶瓷，用模具干压成型而成；该材料介质损耗小、体积电阻率大、强度高、线性膨胀系数小、耐热耐磨性好；所述独特成型工艺是指模具干压成型工艺，区别于普通的注射成型，干压成型的陶瓷件精度高、内部致密度好、吸水率低、机械强度高、电性能好；所述独特外形设计是指伞裙及挖槽设计，既增加了陶瓷件的爬电距离，提高绝缘性能以及适应恶劣环境的能力，又提高了陶瓷件的成型良率及性能。所述电阻片为Cr20Ni30镍铬合金材料制成，所述电阻片的表面设置有交叉冲压成型的加强筋。该材料耐高温，耐腐蚀氧化，且其热物理性能(诸如膨胀系数、比热容、导热系数)受温度影响较小；所述独特的电阻片形状设计是指电阻片一端大，一端小的外形，点焊成型后，整个结构就是一个独立的扇形结构；所述独特的表面压筋设计是指电阻片表面处理方式为交叉冲压加强筋处理，该方法不仅可以增加流过电阻片表面的流体紊流动能，还可以增强电阻片结构刚度，有效地防止电阻片高温变形；所述有限元温度模拟仿真是指通过建立制动电阻器三维模型，对其实际工况进行有限元分析，模拟仿真出实际工况下，制动电阻器电阻片的温度场分布，确保温度控制在设计范围之内。
如图6所示：一种大功率电阻器及其测控系统包括输入传感器阵列S1、输出控制信号及通信阵列S2、只读存储器S3、工业级中央处理器S4、铁电存储器S5、WIFI通讯模组S6、外部电源模块S7和后背电源模块S8；输入传感器阵列包括但不局限温度传感器、电流传感器、电压传感器、3轴加速度传感器、风压传感器、流量传感器；输出控制信号及通信阵列包括风机开停控制信号、电阻器负载通断控制信号、报警信号及工业总线接口。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种大功率电阻器，其特征在于：包括防护风罩、圆形电阻本体、安装底座、通风机、电机防护罩和接线盒，所述圆形电阻本体由多个电阻片和陶瓷电阻座构成，所述电阻片和所述陶瓷电阻座构成六组扇形的通道组成圆形电阻本体，所述防护风罩位于所述圆形电阻本体的一侧，所述通风机位于所述圆形电阻本体的另一侧，所述电机防护罩设置于所述通风机的电机外，所述接线盒位于所述安装底座上，所述通风机安装于所述安装底座上。
2.根据权利要求1所述的大功率电阻器，其特征在于：所述陶瓷电阻座采用含量95％的Al2O3陶瓷，用模具干压成型而成。
3.根据权利要求1所述的大功率电阻器，其特征在于：所述电阻片为Cr20Ni30镍铬合金材料制成，所述电阻片的表面设置有交叉冲压成型的加强筋。
4.根据权利要求1所述的大功率电阻器，其特征在于：所述大功率智能电阻器的智能电阻测控装置主要组成包括输入传感器阵列、输出控制信号及通信阵列、只读存储器、工业级中央处理器、铁电存储器、WIFI通讯模组、外部电源模块和后背电源模块。
5.根据权利要求4所述的大功率电阻器，其特征在于：输入传感器阵列包括但不局限温度传感器、电流传感器、电压传感器、3轴加速度传感器、风压传感器、流量传感器；输出控制信号及通信阵列包括风机开停控制信号、电阻器负载通断控制信号、报警信号及工业总线接口。
6.一种大功率电阻器的测控系统，其特征在于：包括输入传感器阵列、输出控制信号及通信阵列、只读存储器、工业级中央处理器、铁电存储器、WIFI通讯模组、外部电源模块和后背电源模块；输入传感器阵列包括但不局限温度传感器、电流传感器、电压传感器、3轴加速度传感器、风压传感器、流量传感器；输出控制信号及通信阵列包括风机开停控制信号、电阻器负载通断控制信号、报警信号及工业总线接口。
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