CN109312753B - 用于驱动真空泵的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种真空泵驱动器，其具有电动马达(12)和与所述电动马达(12)电连接并且距所述电动马达一定距离而布置的频率转换器(16)，其特征在于，在从所述频率转换器(16)到所述电动马达(12)的电馈线(18)中布置有以铁氧体或烧结材料的变送器形式的变压器(20)。

Description

用于驱动真空泵的装置和方法
【技术领域】
本发明涉及一种用于驱动真空泵的装置和方法。
【背景技术】
通常的做法是使用电动马达来驱动真空泵，经由电馈线从频率转换器向该电动马达供给交流电压。频率转换器生成可变频率和/或幅度的电压，用于独立于频率和/或幅度来操作电动马达。
这种频率转换器-也称为驱动转换器–生成单相或多相电压，该电压在电压和频率方面是可变的。
通常，这种转换器或者被供给有例如230V或400V的交流电压，或者被供给有24V或48V的直流电压，例如来自电压供电干线。在供给有交流电压的情况下，交流电压被整流并馈送到驱动转换器的直流电压中间电路。在供给有直流电压的情况下，中间电路直接供给有直流电压。然后，将中间电路中的直流电压转换成具有可变电压幅度和/或频率的合成的单相或多相交流电压，并用于为驱动真空泵的电动马达供电。中间电路电压和电动马达的额定电压通常具有大约1.5比1的比率。
例如一些真空泵，诸如经受放射性环境、高温、爆炸性环境或用于大型加速器设备的真空泵，必须放置在距离驱动转换器1000m的较大距离处，因为例如驱动转换器不适合用于在放射性、热或爆炸性环境中操作。
同时，出于隔离强度(帕邢定律)、防爆的原因以及出于安全的原因，必须为泵供给小电压。例如，向涡轮分子泵(TMP)供给24V或48V。
这些小的供给电压需要相对较高的电流，这反过来又在长馈线的情况下造成增加的损耗，这必须得到补偿。另外，用于高电流的馈线具有大的自电容，其电荷必须在马达的运行期间不断地转移。这进一步增加了长馈线中的电流值。
【发明内容】
本发明的目的是减少真空泵驱动器中的线路损耗，其中频率转换器布置在距电动马达一定距离处。
根据本发明的真空泵驱动器由权利要求1的特征限定。根据本发明的方法由权利要求9的特征限定。
本发明基于如下的基本思想：在从频率转换器到真空泵驱动器的电动马达的供电线路中提供以铁氧体或烧结材料的变送器形式的变压器，用于将由驱动转换器供电的用于供应马达的电压转换到例如从400V到48V的不同电压水平。
该互连允许采用驱动转换器，用于为真空泵的驱动马达供电，该驱动转换器具有相当高的中间电路电压以及因此相对于马达电压的相当高的马达输出电压(例如，大约200V或400V)。
反向变换并且因此采用具有相对于额定马达电压的相当小的中间电路电压的驱动转换器是可能的。因此，例如，可以生成在相对高的额定马达电压下的高旋转场频率。
变压器可以是单相或多相变压器，其中在多相系统的情况下，可以采用多个单相变压器。进一步地，用于逐步调节的多个变压器的串联互连是可能的。
本发明提出使用用于对真空泵进行供电的转换器，该转换器具有显着高于马达电压的输出电压，例如具有230V或400V主供电的标准转换器。
在这种情况下，变压器将安装在转换器与紧邻泵的真空泵之间。该变压器将例如230V或400V的电压转换为马达所需的水平，例如48V。在马达线路的主要部分处，将存在更高的电压和更小的电流，这反过来导致馈线中的较小的损耗。同时，通向变压器的馈线可以做得更薄并且因此具有更低的电容。
变压器可以被完全封装或罐装，使得不存在污染或电压闪络的风险。此外，变压器不易受温度或放射性辐射的影响。
【附图说明】
下面参照附图详细说明本发明的示例性实施例，其中：
图1示出了第一示例性实施例，
图2示出了第二示例性实施例，以及
图3示出了第三示例性实施例。
【具体实施方式】
在所有三个图示的示例性实施例中，提供了用于驱动真空泵14的电动马达12。电动马达12经由电馈线18从频率转换器16供给有可变频率和幅度的电压。取决于幅度和频率，电动马达12的转矩经由频率转换器16而生成。
由于安全要求，频率转换器16布置在距电驱动马达12和真空泵14至少800m并且优选地1km的距离处。为了减小驱动电压在长电馈线18中的传输期间的电损耗，在馈线18中提供了铁氧体或烧结材料的变送器形式的电力变压器20。电馈线18的第一部分18a是频率转换器16与变压器20之间的馈线部分。馈线18的第二线路部分18b是变压器20与电动马达12之间的馈线部分。所有三个示例性实施例共同的是，第一馈线部分18a比馈线部分18b长得多。虽然馈线部分18b的长度仅为几米，但馈线部分18a的长度为几百米。
频率转换器16和变压器20被配置为经由第一馈线部分18a传输几百伏特的电压，例如400V，而例如48V的仅为几十伏特的电压经由馈线部分18b传输。当使用第二馈线部分18b的48V交流电压时，遵守了例如针对放射性环境、高温、爆炸性环境或大型加速设备的安全要求，同时在从频率转换器到电动马达12的传输期间的线路损耗由第一馈线部分18a减小，该第一馈线部分18a尽可能长，以相当小的损耗传输相当高的交流电压。
用于第一馈线18a的线的横截面小于用于第二馈线18b的线的横截面，并且达到最大为1.5mm2。用于第一馈线部分18a的线的电容也小于用于第二馈线部分18b的线的电容，并且达到小于约100pF/m。
因此，当经由第一馈线部分18a，高电压和小电流通过具有低电容和低损耗的细电缆在长线上传输时，经由短馈线部分18b传输高电流和小电压。
本发明的本质的优点在于，取决于变压器20在馈线18内的位置，马达馈线18的主要部分的电流负载显著地减小。因此，线路损耗实质上被最小化。同时，可以显着减小馈线18的导电横截面。因此，节省了成本，并同时降低了馈线的电容并因此降低了驱动转换器16中的电荷转移电流或无功电流。
在图1的示例性实施例中，在三相馈线18内操作三相变压器。
在图2的示例性实施例中，在两相馈线18中操作两相变压器。
在图3的示例性实施例中，在三相馈线18中操作两个并联连接的两相变压器20。

Claims (13)

1.一种真空泵驱动器，其具有电动马达和与所述电动马达电连接并且距所述电动马达一定距离而布置的频率转换器，
其特征在于：
在从所述频率转换器到所述电动马达的电馈线中，布置有具有铁氧体或烧结材料的芯体的变压器，用于电力传输，所述频率转换器与所述变压器分开布置并通过所述电馈线的第一部分连接，
在频率转换器与变压器之间的电馈线的所述第一部分被制成与所述变压器与电动马达之间的所述电馈线的第二部分相比长得多，
频率转换器和变压器被配置用于经由所述第一部分传输第一电压，第一电压大于经由所述变压器与电动马达之间的所述第二部分而传输的电压，
其中第一电压是经由变压器与电动马达之间的所述第二部分而传输的电压的至少两倍。
2.根据权利要求1所述的真空泵驱动器，其特征在于，所述第一部分是变压器与电动马达之间的电馈线的所述第二部分的长度的至少两倍。
3.根据权利要求1所述的真空泵驱动器，其特征在于，第一电压是经由变压器与电动马达之间的所述第二部分而传输的电压的至少八倍。
4.根据权利要求1所述的真空泵驱动器，其特征在于，频率转换器布置在距电动马达至少100m的距离处。
5.根据权利要求4所述的真空泵驱动器，其特征在于，与频率转换器相比，变压器被布置得更靠近于电动马达。
6.根据权利要求1所述的真空泵驱动器，其特征在于，在频率转换器与变压器之间的所述第一部分的电缆具有约1.5mm2的小横截面。
7.根据权利要求1所述的真空泵驱动器，其特征在于，在频率转换器与变压器之间的所述第一部分的电缆具有小于约100pF/m的电容。
8.根据权利要求1所述的真空泵驱动器，其特征在于，在频率转换器与变压器之间的所述第一部分的电缆被制成与所述变压器与电动马达之间的所述第二部分的电缆相比更薄并且具有更小的电容。
9.根据权利要求2所述的真空泵驱动器，其特征在于，所述第一部分是变压器与电动马达之间的电馈线的所述第二部分的长度的大约十倍。
10.根据权利要求4所述的真空泵驱动器，其特征在于，频率转换器布置在距电动马达至少500m的距离处。
11.一种用于驱动具有根据前述权利要求中任一项所述的真空泵驱动器的真空泵的方法，其特征在于，与经由所述变压器与电动马达之间的所述第二部分而传输的电压和电流相比，经由频率转换器与变压器之间的所述第一部分而传输更高的电压和更小的电流。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一部分的电压是所述第二部分的电压的至少五倍。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一部分的电压是所述第二部分的电压的至少八倍。
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