CN109831141A - 斩波调速内馈节能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的斩波调速内馈节能装置属于机电技术设备领域，是将所述电源开关的输出端与双绕组内反馈电动机定子绕组连接，双绕组内反馈电动机转子绕组分别与交流接触器Ⅰ和交流接触器Ⅱ连接，交流接触器Ⅰ的与水电阻连接，交流接触器Ⅱ的分别与交流接触器Ⅲ和转子斩波调速逆变内馈装置的连接，转子斩波调速逆变内馈装置的与交流接触器Ⅳ连接，交流接触器Ⅳ的与熔断器的连接。本装置提供了一种无调速开关、无转速梯度的电动机，其电动机定子绕组接高压电网，斩波调速与逆变内馈装置调整转子回路电压，从而改变转子回路电流，达到控制转子调速目的，通过电动机内反馈绕组将转差功率回馈给电网，减少定子绕组从电网中吸取的电能，达到平滑调速高效节能目的。
Description
技术领域
本发明属于电机设备领域，特别涉及一种斩波调速内馈节能装置。
背景技术
现有技术中，绕线电动机节能调速有两种方法，一种是用多个接触器或开关，切换绕线电机转子绕组尾端串联的频敏电阻或水电阻的阻值大小来完成，上述方法有大量电能浪费在频敏变阻器或水电阻上，并且调速也是有级的，不能无级平滑调速；第二种是在使电源上加变频器调速节能，但由于电源电压高，制造变频器的IGBT等电力电子器件耐压问题，需要串联多个，另外还要增加外馈电，庞大的电力变压器，成本上升，可靠性下降，因此市场不受欢迎。
发明内容
本发明旨在于克服现有技术的不足，而提供了一种成本低，可靠性高，能平滑调速的斩波调速内馈节能装置。
本发明的斩波调速内馈节能装置，是由电源开关、双绕组内反馈电动机、交流接触器Ⅰ、交流接触器Ⅱ、交流接触器Ⅲ、交流接触器Ⅳ和熔断器构成，所述电源开关的输出端与双绕组内反馈电动机定子绕组连接，双绕组内反馈电动机转子绕组分别与交流接触器Ⅰ输入端和交流接触器Ⅱ输入端连接，交流接触器Ⅰ的输出端与水电阻连接，交流接触器Ⅱ的输出端分别与交流接触器Ⅲ输入端和转子斩波调速逆变内馈装置的输入端连接，转子斩波调速逆变内馈装置的输出端与交流接触器Ⅳ输入端连接，交流接触器Ⅳ的输出端与熔断器的输入端连接，熔断器的输出端与双绕组内反馈电动机反馈绕组连接。
作为本发明的进一步改进，所述的电源开关为高压真空开关。
作为本发明的进一步改进，所述双绕组内反馈电动机是由双绕组内反馈电动机的定子绕组、双绕组内反馈电动机的转子绕组和双绕组内反馈电动机的反馈绕组共同组合构成。
作为本发明的进一步改进，所述转子斩波调速逆变内馈装置是由IGBT与可控硅气件组合构成。
作为本发明的进一步改进，所述的交流接触器Ⅰ、交流接触器Ⅱ、交流接触器Ⅲ和交流接触器Ⅳ均为真空交流接触器。
作为本发明的进一步改进，所述熔断器是由快速熔断器代替。
本发明的斩波调速内馈节能装置，提供了一种无调速开关、无转速梯度的电动机，其电动机定子绕组接高压电网，斩波调速与逆变内馈装置调整转子回路电压，从而改变转子回路电流，达到控制转子调速目的，通过电动机内反馈绕组将转差功率回馈给电网，减少定子绕组从电网中吸取的电能，达到平滑调速高效节能目的。
附图说明
图1为本发明斩波调速内馈节能装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的斩波调速内馈节能装置作进一步说明：
如图1所示，本发明的斩波调速内馈节能装置，是由电源开关1、双绕组内反馈电动机12、交流接触器Ⅰ5、水电阻6、交流接触器Ⅱ7、交流接触器Ⅲ8、转子斩波调速逆变内馈装置9、交流接触器Ⅳ10和熔断器11构成。所述的双绕组内反馈电动机12是由双绕组内反馈电动机定子绕组2、双绕组内反馈电动机转子绕组3和双绕组内反馈电动机反馈绕组4组合构成。电源开关1的输出端与双绕组内反馈电动机定子绕组2连接，双绕组内反馈电动机转子绕组3分别与交流接触器Ⅰ5输入端和交流接触器Ⅱ7输入端连接，交流接触器Ⅰ5的输出端与水电阻6连接，交流接触器Ⅱ7的输出端分别与交流接触器Ⅲ8输入端和转子斩波调速逆变内馈装置9的输入端连接，转子斩波调速逆变内馈装置9的输出端与交流接触器Ⅳ10输入端连接，交流接触器Ⅳ10的输出端与熔断器11的输入端连接，熔断器11的输出端与双绕组内反馈电动机反馈绕组4连接，熔断器11是由快速熔断器代替。
所述的转子斩波调速逆变内馈装置9是由IGBT与可控硅组合构成。采用西门子eupec 高压大功率 IGBT 模块，该元器件属于全控型电力电子器件，自身具备关断能力，不需要晶闸管 SCR 庞杂的辅助关断电路；模块化设计，简化结构，方便更换。 IGBT可实现过流时保护动作。发出保护触发脉冲触发保护可控硅导通，同时调速系统由调速转为全速运行或停车，同时发出 IGBT 过流故障报警信号。
所述的交流接触器Ⅰ5、交流接触器Ⅱ7、交流接触器Ⅲ8和交流接触器Ⅳ10均为真空交流接触器。
该装置采用水阻起动，其水阻起动转矩大，起动电流小于 1.5 倍额定电流，对电机冲击小，起动时间可调，适合于大功率风机类负载起动。频敏变阻器起动可靠性高，具有免维护特性，适用于中功率风机水泵类负载起动。
本发明中，所述的电源开关1为高压真空开关，电源开关1作用是给整个装置接通或切断电源; 双绕组内反馈电动机定子绕组2是吸收电源能量并建立旋转磁场；双绕组内反馈电动机反馈绕组4是将经逆变的转差剩余电能回馈电网；双绕组内反馈电动机转子绕组3是在定子旋转磁场作用下，感应出转子电流产生磁场而旋转，同时将剩余电能输出给转子斩波调速逆变内馈装置9；交流接触器Ⅰ5将双绕组内反馈电动机转子绕组3与水电阻6联通或切断，完成电动机起动任务；水电阻6在电动机起动时串入转子绕组回路，完成闭合转子绕组回路起动任务；交流接触器Ⅱ7连通双绕组内反馈电动机转子绕组3与交流接触器Ⅲ8、转子斩波调速逆变内馈装置9；交流接触器Ⅲ8在电动机全速运行时短接转子绕组； 转子斩波调速与逆变内馈装置9，一是通过斩波调宽方式，改变串入双绕组内反馈电动机转子绕组3的等效电阻大小，改变转子电流，达到调速目的，二是将剩余电能逆变成恒频，送给双绕组内反馈电动机反馈绕组4，完成节能内反馈；交流接触器Ⅳ10连通或切断转子斩波调速逆变内馈装置9和熔断器11；熔断器11为快速熔断器，保护双绕组内反馈电动机反馈绕组4，避免因转子斩波调速与逆变内馈装置输出电压过高，而产生电流过大而烧毁。
该装置在调速装置故障时，切除调速装置，电机直接接电网恒速运行，旁路设置是确保安全生产的重要手段之一。斩波内馈节能装置系统由于内置水阻柜，当调速装置故障时，控制单元自动切换到全速，全速只需要把转子短接（交流接触器Ⅲ8闭合，交流接触器Ⅱ7 闭合）即可，此时调速装置就变成了一个水阻柜。
起动与旁路装置（如图所示）由水阻起动器、交流接触器Ⅰ5、交流接触器Ⅱ7、交流接触器Ⅲ8 构成。为减小起动电流，使电机平稳起动，在斩波内馈节能装置中，内置了水阻起动器，加设了自动切换的起动装置。在电机起动时，交流接触器Ⅰ5、交流接触器Ⅲ8闭合，交流接触器Ⅱ7、交流接触器Ⅳ10打开，电机通过水阻平稳起动。起动完成后，交流接触器Ⅱ7闭合，交流接触器Ⅰ5 打开，转子通过交流接触器Ⅲ8星接，电机进入全速工作状态，完成起动过程。
本发明的斩波调速内馈节能装置，具有下列功能：
过压保护：当主回路的直流电压超过一定数值时，过压保护动作，发出保护触发脉冲触发保护可控硅导通，防止由于直流电压过高击穿电路中的电力电子器件，同时调速系统由调速转为全速运行或停车，同时发出过压故障报警信号，对主回路的电力电子器件进行保护；
逆变颠覆保护：有源逆变器保护，逆变颠覆即为有源逆变器由逆变转为整流的故障状态，有源逆变器故障保护动作，发出保护触发脉冲触发保护可控硅导通，同时调速系统由调速转为全速运行或停车，同时发出逆变颠覆故障报警信号；
失波保护：IGBT 不能正常导通，失波保护动作，发出保护触发脉冲触发保护可控硅导通，同时调速系统由调速转为全速运行或停车，同时发出失波故障报警信号；
转子电流保护：电机运行时转子电流出现过流或三相不平衡，转子电流保护动作，电机停车，同时发出转子电流故障警告信号；
反馈电流保护：电机调速运行时，反馈电流出现过流或三相不平衡时保护动作。发出保护触发脉冲触发保护可控硅导通，同时调速系统由调速转为全速运行或停车，同时发出内反馈绕组电流故障报警信号；
反馈电压保护：电机调速运行，反馈电压出现严重不平衡时，保护动作。发出保护触发脉冲触发保护可控硅导通，同时调速系统由调速转为全速运行或停车，同时发出内反馈绕组电压保护故障报警信号；
快熔保护：电机调速运行时，快熔熔断时保护动作。发出保护触发脉冲触发保护可控硅导通，同时调速系统由调速转为全速运行或停车，同时发出快熔保护故障报警信号。
本发明的斩波调速内馈节能装置，在调速范围内实现平滑无级调速，由于调速控制装置仅控制电机的部分容量，所以其损耗更小，调速效率更高，节电效果更好；该装置采用频敏变阻器或水电阻起动方式，起动转矩大，起动电流小，起动迅速，整个起动过程自动切换；该斩波内馈节能装置系统的静态精度≥99.8%，完全满足风机、水泵类负载的要求。
本发明的斩波调速内馈节能装置，可用于高压大中功率电动机的节能调速运行，可进行平滑、无级调速、控制精度高、节能效果好；可对电机的起动电流进行控制，自动完成电机起动过程的切换；实现全部与电机调速运行有关的操作和动作逻辑，包括起动、停止、调速、全速、升速、降速等，同时提供就地和远方操作。提供 4～20mA 接口，方便与 DCS 控制系统或其它计算机网络相连。
Claims (6)
1.斩波调速内馈节能装置，是由电源开关（1）、双绕组内反馈电动机（12）、交流接触器Ⅰ（5）、交流接触器Ⅱ（7）、交流接触器Ⅲ（8）、交流接触器Ⅳ（10）和熔断器（11）构成，其特征在于所述电源开关（1）的输出端与双绕组内反馈电动机定子绕组（2）连接，双绕组内反馈电动机转子绕组（3）分别与交流接触器Ⅰ（5）输入端和交流接触器Ⅱ（7）输入端连接，交流接触器Ⅰ（5）的输出端与水电阻（6）连接，交流接触器Ⅱ（7）的输出端分别与交流接触器Ⅲ（8）输入端和转子斩波调速逆变内馈装置（9）的输入端连接，转子斩波调速逆变内馈装置（9）的输出端与交流接触器Ⅳ（10）输入端连接，交流接触器Ⅳ（10）的输出端与熔断器（11）的输入端连接，熔断器（11）的输出端与双绕组内反馈电动机反馈绕组（4）连接。
2.如权利要求1所述的斩波调速内馈节能装置，其特征在于所述的电源开关（1）为高压真空开关。
3.如权利要求1所述的斩波调速内馈节能装置，其特征在于所述双绕组内反馈电动机（12）是由双绕组内反馈电动机定子绕组（2）、双绕组内反馈电动机转子绕组（3）和双绕组内反馈电动机反馈绕组（4）组合构成。
4.如权利要求1所述的斩波调速内馈节能装置，其特征在于所述转子斩波调速逆变内馈装置（9）是由IGBT与可控硅组合构成。
5.如权利要求1所述的斩波调速内馈节能装置，其特征在于所述的交流接触器Ⅰ（5）、交流接触器Ⅱ（7）、交流接触器Ⅲ（8）和交流接触器Ⅳ（10）均为真空交流接触器。
6.如权利要求1所述的斩波调速内馈节能装置，其特征在于所述熔断器（11）是由快速熔断器代替。
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