CN107967972A - 运动电阻器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动电阻器，其包括两并列布置的极板、以及设置于两极板之间的导电体，所述两极板与其间的导电体之间保持相对运动状态，即所述导电体与两极板之间存在连续相对移动，且所述相对运动方向为沿所述两极板工作表面延伸的方向。本发明还公开了具有上述运动电阻器的用于电机的软启动装置。本发明通过对电阻器中两极板与其间的导电体之间相对运动的优化改进，利用两者在沿极板延伸方向上的连续相对运动实现对整个电阻器的散热，由于其处于持续相对运动中使得电阻器产生的热量能够有效被带走冷却，其散热效果好，而且其结构简单，电阻值可方便调节，导电体可循环利用。

Description

运动电阻器及其应用

技术领域

本发明属于电阻器技术领域，具体涉及一种运动电阻器及其应用。

背景技术

电阻器是由电阻材料制成的电器元件，根据材料不同，电阻器可分为金属电阻器、液体电阻器、碳电阻器和频敏电阻器，根据冷却方式又分为空气冷却、水冷却和油冷却电阻器等。

极板电阻器是一种典型的电阻器，极板电阻器通常包括位于两端的极板及设置于两极板之间的导电物质即导电体(也可以称为电阻质，其可以是气体、液体、固体或其混合体)，两极板之间的相对距离可调，通过改变两极板之间的距离，从而改变填充于两极板之间的导电物质的量，实现电阻器阻值的调整，进而可以实现对电路中电流或电压的调节。极板电阻器特别适用于重负荷的场合中，例如液体电阻器被广泛应用于大型风机、球磨机、破碎机、压缩机等重负荷设备的软启动中，在启动时可以达到启动电流小、电流平稳、对电网无冲击、能连续多次启动的效果。

应用于重负荷场合下的这种极板电阻器，由于其通过的电流很大，在工作过程中会产生很大的热量，例如液体电阻器在大功率电动机启动过程中产生的热量会使得自身的液体导电物质温度变高，这种温度的升高对电路系统具有很大的影响，随着温度的升高填充的液体不断蒸发会导致整个电路工作在潮湿的环境中，更为严重的是持续的高温会使得其中的导电物质导电性能发生变化，例如液体导电物随着温度升高电阻率变小，会使得阻值调节功能弱化，导致电阻器性能下降。如何解决电阻器散热问题已成为影响电阻器性能的关键环节。

专利文献CN202143019U中公开了一种绕线式电动机可调液位型水电阻，其通过传动丝杆带动极板来回运动,改变动静极板垂直方向的距离调节水电阻阻值。同时利用干式水泵和放水电磁阀的交替工作，通过控制上水箱内部液位的高低改变动静极板的电阻接触面,进而改变液阻阻值,达到使绕线式电动机调速运行的目的。该方案中为克服水电阻发热产生的影响，通过将可调液体电阻器的水箱分为上水箱和下水箱，下水箱通过自吸水泵给上水箱补水进行降温冷却。该方案中的水电阻尽管可以在一定程度上解决其发热量过大的问题，但是这种水电阻通过设置上下水箱的补水方式进行冷却散热，一方面会由于上下水箱的存在使得原本体积很大的液体电阻器的体积变得更为庞大，而且上下水箱之间需要安装防水电磁阀、补水电磁阀、干式水泵等器件，导致其结构十分复杂，给电阻器的控制和整体精度带来影响；更为重要的是，由于上水箱只有在液位不足的时候才能从下水箱补充水而在高液位时通过溢水管往下水箱排水，其不能实时实现对导电液体的散热降温，而且，从下水箱进入的补充水量相对于整个水电阻中的导电水而言比例过小，对水电阻的导电水的散热冷却效果有限，导致整个水电阻的散热性能依然较差，不能有效解决水电阻的散热问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种运动电阻器，其通过对电阻器中两极板与其间的导电体之间相对运动的优化改进，利用两者在沿极板延伸方向上的连续相对运动实现对整个电阻器的散热，由于其处于持续相对运动中使得电阻器产生的热量能够有效被带走冷却，其散热效果好，而且其结构简单，电阻值可方便调节，导电体可循环利用。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种运动电阻器，其包括两并列布置的极板、以及设置于两极板之间的导电体，其中两极板与其间的导电体之间保持相对运动状态，即所述导电体与两极板之间存在连续相对移动，且所述相对运动方向为沿所述两极板工作表面延伸的方向。

作为本发明的进一步改进，所述两极板之间保持同步而不存在相对运动，即两极板同步固定或同步相对导电体移动。

作为本发明的进一步改进，所述两极板固定不动，而导电体相对所述两极板移动；或者所述两极板间的导电体固定不动，两极板相对导电体移动。

作为本发明的进一步改进，所述两极板保持同步运动，两极板之间的导电体保持运动且其运动方向和/或速率与所述两极板运动方向和/或速率不同。

作为本发明的进一步改进，所述两极板平行布置，或者两极板呈一定角度布置。

作为本发明的进一步改进，所述导电体为气体、液体、固体或其混合体，优选为液体，更优选为水。

作为本发明的进一步改进，所述两极板两端均设置有管道，用于提供所述导电体与所述极板相对移动的通道。

作为本发明的进一步改进，所述管道为封闭式，即从两极板一端因相对运动而移出的导电体通过该管道循环后可从两极板另一端再次进入所述两极板之间的空隙中。

作为本发明的进一步改进，所述管道上设置有冷却装置，用于对导电体的冷却散热。

按照本发明的另一方面，提供一种用于电机的软启动装置，其特征在于，其中包括上述的运动电阻器。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)本发明的运动电阻器中，其两端极板与中间的导电体具有呈沿极板延伸方向上的连续相对运动，可以使得电阻器工作中的热量因为相对移动而被带出电阻器，从而能够极大提升电阻器的散热性能，有效地对电阻器进行散热；

2)本发明的运动电阻器中，其中的导电体形态不限，可以采用固定导电物质、液体导电物质等，即该结构在固体电阻器或液体电阻器等结构中都可以适用，而且结构简单，通过适当调整极板面积、导电物质参数和/或极板间距等即可实现对电阻值的调整，控制简单可靠；

3)本发明的运动电阻器中，其中的导电体可以通过封闭的管道或环状体结构实现对导电体在两极板间的往复循环，从而大大提升导电物质的循环利用率。

附图说明

图1是本发明实施例1中的电阻器结构原理示意图；

图2是本发明实施例2中的电阻器结构原理示意图；

图3(a)是本发明实施例3中的电阻器结构原理示意图；

图3(b)是本发明实施例3中的电阻器结构具体实现示意图；

图4是本发明实施例4中的电阻器结构原理示意图；

图5是本发明实施例5中的电阻器结构原理示意图；

图6是本发明实施例6中的电阻器结构原理示意图；

图7是本发明实施例7中的电阻器结构原理示意图；

图8是本发明实施例8中的电阻器结构原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

图1是本发明的一个优选实施例1的电阻器的结构原理示意图。如图1所示，该电阻器包括两并列相对布置的极板1和2，以及设置于两极板之间的导电体3。极板1和2间隔一定距离相对布置，优选是平行布置，但本发明中并不限于平行，也可以是其他相对布置方式，两极板1和2之间的间距用于容纳电阻导电物质，即导电体(本发明中可以称之为电阻质)，两极板之间的间距根据电阻值要求或相关规范设置，本发明中对此不做限定。

如图1所示，本实施例中导电体即电阻质为流体，优选是液体形态，例如水或其他导电材料，也可以是气态、固态或其他形态的导电材料，例如碳材料、金属材料等，但本发明中对此不作具体限定。

如图1所示，其中，两极板1和2与其间的导电体3之间具有相对运动，且相对运动方向为沿两极板工作表面延伸的方向，即可以是沿极板的长度延伸方向、宽度延伸方向或者沿极板工作面上的其他方向，以使导电体与两极板之间存在具有一定速率的连续相对移动，使得导电流体与极板工作表面接触的部分与极板的工作表面之间存在持续的相对位置移动。极板的长度延伸方向、宽度延伸方向可以为水平方向，竖直方向或其他方向，本实施例中，相对运动方向为水平方向，但本发明中并不限于此，运动方向在工作过程中优选保持不变，但也可以变化，例如先保持一个方向的持续流动后然后再变化为沿相反方向或者其他方向进行持续流动。

本实施例中，这种相对移动可以是两极板1和2不动，而导电材料流体3运动，也可以是两极板保持运动而导电流体不动，还可以是极板和导电材料均运动，但运动速度或方向不同。在一个更优选的方式中，两极板保持为同步，可以是同步运动或同步静止，但也可以是不同步，例如两极板运动速度或运动方向可以不同等，也适用于本发明的方案。

本实施例的上述技术方案，可以通过改变极板的工作表面面积、极板间距或导电体3的电阻率中的任一项或多项来实现阻值调节，其中导电体3的电阻率调节可以通过多种方式实现，例如导电体的材料、浓度等等。

通过这种极板1、2与导电材料3之间的持续相对移动，电阻器工作中产生的大量热量会被这种相对运动带出电阻器，从而可以对电阻器内部进行有效散热，这种动态模式可以保持电阻器的热量始终保持在可控有效范围内，特别是可以优选在外部设置散热装置，进一步提升散热效果。

图2为本发明另一个优选实施例的流体电阻器的结构原理示意图，其与实施例1不同之处在于，两极板1和2的布置方式不同，导电材料3与两极板1和2的相对运动方向不同，该实施例中为竖直方向。

图3(a)为本发明另一个优选实施例的流体电阻器的结构原理示意图，其中，在电阻器外部设置有导电材料3的发生系统和收集系统，该实施例的方案中优选是导电材料运动，极板1和2保持不动，即通过发生系统产生流动的导电材料3，并经过两极板1和2之间的空隙，使得导电材料3与两极板1和2的两相对工作表面产生持续的相对运动，流过极板的导电材料通过收集系统收集。图3(b)为该实施例中一种液体电阻器的结构的具体实现示意图，其中在电阻器容器的极板外部设有导电体3的发生系统和收集系统，例如发生系统可以是一个可与两极板的一端端部连通的管道，导电液体通过该管道泵送进入两极板1和2之间的空间中并进而与两极板工作表面产生相对流动，流过极板后的导电材料通过收集系统收集。该实施例中的收集系统则可以优选是位于容器外部的另一个容器，其用于容纳因导电液体的流动而流出或溢出电阻器容器的导电液体，进而可以在保证电阻器容器内导电液体容量基本不变的条件下，实现对导电液体的冷却和循环利用。

在另一个优选实施例中，如图4所示，发生系统与收集系统之间连通，这样可以使得导电材料可以在发生系统与收集系统之间循环，提升材料利用率。更优选地，可以在循环路径上设置冷却系统，便于对导电材料在电阻器外部进一步冷却。

图5为本发明的另一个优选实施例的电阻器的结构原理示意图。如图5所示，本发明的另一个优选实施例中，电阻器包括两并列相对布置的极板1和2，以及设置于两极板之间的导电体3。极板1和2间隔一定距离相对布置，优选是平行布置，两极板1和2之间的间距用于容纳电阻导电体。如图5所示，本实施例中导电体即电阻质3为固态，例如可以为柱体结构(圆柱体、椭圆柱体、或方柱体等等)，当然也可以为其他结构类型，本发明对此不作限定，只需确保电阻质与极板工作表面之间保持接触即可。两极板1和2与其间的导电体3之间具有相对运动，该相对运动方向沿电阻质主体结构的轴线方向，且相对运动方向为沿两极板延伸的方向，即沿极板的长度延伸方向、宽度延伸方向或者沿极板工作面上的其他方向，以使导电体与两极板之间存在具有一定速率的连续相对移动，使得导电流体与极板的工作表面之间存在持续的相对位置移动。极板1或2的长度延伸方向、宽度延伸方向可以为水平方向，竖直方向或其他方向，本实施例中，相对运动方向为水平方向，但本发明中并不限于此，运动方向在工作过程中优选保持不变，但也可以变化，例如先保持一个方向的持续移动后然后再变化为沿相反方向或者其他方向进行持续移动。

通过这种极板1、2与导电材料3之间的持续相对移动，电阻器工作中产生的大量热量会被这种相对运动带出电阻器，从而可以对电阻器内部进行有效散热，这种动态模式可以保持电阻器的热量始终保持在可控有效范围内，特别是可以优选在外部设置散热装置，进一步提升散热效果。

图6为本发明的电阻器的另一个优选实施例，其与图5实施例中不同之处在于，两极板1和2的布置方式不同，两极板的工作表面不是相对布置，且导电材料3与两极板1和2的相对运动方向不同，该实施例中电阻质3与极板1和2之间的相对运动为水平方向。

图7为本发明的电阻器的又一个优选实施例，其中，其与图5实施例中不同之处在于，电阻质3呈环状体结构或圆周柱体结构，其外周表面或内周表面与极板工作表面接触，且其通过绕自身轴线的旋转实现与极板1和2的相对运动。

图8所示的另一个优选实施例中，其与图7实施例不同之处在于，两极板1和2的位置关系不是工作表面相对，而是斜相对，但保持电阻质3的圆形外周面与工作表面的接触。另外，更优选的是，还可以额外设置有冷却系统4，其可以对相对运动带出的热量进行进一步的散热。

本发明的运动电阻器中，两端极板与其中的导电体具有呈沿极板工作表面延伸方向上的连续相对运动，可以使得电阻器工作中的热量因为相对移动而被带出电阻器，从而能够极大提升电阻器的散热性能，有效地对电阻器进行散热；而且运动电阻器的导电体形态不限，在固体电阻器或液体电阻器等结构中都可以适用，结构简单，通过适当调整极板面积、导电体参数和/或极板间距等即可实现对电阻值的调整，控制简单可靠；另外，本发明的运动电阻器中的导电体可以通过封闭的管道或环状体结构实现对导电体在两极板间的往复循环，从而大大提升导电体的循环利用率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种运动电阻器，其包括两并列布置的极板(1,2)、以及设置于两极板(1,2)之间的导电体(3)，特征在于，

所述两极板(1,2)与位于两极板之间并用于与两极板匹配的导电体(3)之间保持相对运动状态，即所述导电体(3)与两极板(1,2)之间存在连续相对移动，且所述相对运动方向为沿所述两极板(1,2)工作表面延伸的方向。

2.根据权利要求1所述的一种运动电阻器，其中，所述两极板(1,2)之间保持同步而不存在相对运动，即两极板(1,2)同步固定或同步相对导电体(3)移动。

3.根据权利要求1或2所述的一种运动电阻器，其中，所述两极板(1,2)固定不动，而导电体(3)相对所述两极板(1,2)移动；或者所述两极板(1,2)间的导电体(3)固定不动，两极板(1,2)相对导电体(3)移动。

4.根据权利要求1或2所述的一种运动电阻器，其中，所述两极板(1,2)保持同步运动，两极板之间的导电体(3)保持运动且其运动方向和/或速率与所述两极板(1,2)运动方向和/或速率不同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种运动电阻器，其中，所述两极板(1,2)平行布置，或者两极板(1,2)呈一定角度布置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种运动电阻器，其中，所述导电体(3)为气体、液体、固体或其混合体，优选为液体，更优选为水。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种运动电阻器，其中，所述两极板(1,2)两端均设置有管道，用于提供所述导电体(3)与所述极板(1,2)相对移动的通道。

8.根据权利要求7所述的一种运动电阻器，其中，所述管道为封闭式，即从两极板(1,2)一端因相对运动而移出的导电体(3)通过该管道循环后可从两极板(1,2)另一端再次进入所述两极板(1,2)之间的空隙中。

9.根据权利要求8所述的一种运动电阻器，其中，所述管道上设置有冷却装置，用于对导电体(3)的冷却散热。

10.一种用于电机的软启动装置，其特征在于，其中包括权利要求1至9中任一项所述的运动电阻器。