CN211981787U - 一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构及其电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构及其电机，包括电机等效电路、交流接触器和移相电容电路，所述移相电容电路包括电容C和与所述电容C并联的电阻R，三组所述移相电容电路的一端连接在一起，形成公共点，另一端分别所述交流接触器的三个常闭主触头连接，三个所述常闭主触头另一端分别与电机等效电路的三相连接。本实用新型在适当增加外部制动电阻的基础上增加移相电容，在确保回路电流的同时使回路中的电流与电压尽可能同相，使电阻上消耗的功率最大来达到最大制动扭矩的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制技术领域，具体而言，涉及一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构及其电机。
背景技术
螺杆泵采油直驱技术是目前最常用的一种节能采油技术，其实现了对杆柱的大扭矩变速驱动，并具有节能、占地少，生产效率高，安装、维护方便，井况适应性强，安全系数高等一系列优点，在油田应用极为广泛。
螺杆泵采油装置是由井下螺杆泵和地面驱动装置两部分组成，二者是由加强抽油杆作为绕轴，把井口驱动装置的动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下，从而驱动螺杆泵的转子工作。螺杆泵直驱普遍适用于3000米以下的中、浅层井的采油作业，出于安全考虑，系统应该具有紧急故障抱闸停机、意外停电防飞车保护等功能，这些停机安全保护就涉及到电机的制动。当电机在外力作用下减速、反转时(包括被拖动)，电机即以发电状态运行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高，此时需要将再生到直流电路的能量消耗掉，此为再生能耗制动；在故障,急停,电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给，此为抱闸能耗制动。
如图1所示，目前普通采取的是通过交流接触器直接短接电机U/V/W，或者串加制动电阻，以电机绕组内阻或外加制动电阻消耗反电势产生的电能，从而迅速消耗掉机械系统的动能，以达到尽快降速停机的效果。然而，直接短接电机U/V/W，利用电机绕组内阻或者外加制动电阻制动扭矩都有限，如果制动扭矩不足严重的存在飞车的隐患，损坏螺杆泵甚至螺杆拧成麻花折断，对周边人畜或设备都会是严重的威胁。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构及其电机，解决了现有技术中制动扭矩不足的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构，包括电机等效电路、交流接触器和移相电容电路，所述移相电容电路包括移相电容和与所述移相电容并联的制动电阻，三组所述移相电容电路的一端连接在一起，形成公共点，另一端分别所述交流接触器的三个常闭主触头连接，三个所述常闭主触头另一端分别与电机等效电路的三相连接。
作为优选方案，所述交流接触器还包括常开辅助触头，所述常开辅助触头用于根据控制信号通断所述常闭主触头。
作为优选方案，所述电机等效电路包括三组由等效电感和等效内阻串联连接电路，且其一端连接在一起，形成公共点。
作为优选方案，三组所述移相电容电路以星形接法连接。
一种电机，包括如上述一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：在适当增加外部制动电阻的基础上增加移相电容，在确保回路电流的同时使回路中的电流与电压尽可能同相，使电阻上消耗的功率最大来达到最大制动扭矩的目的。
附图说明
参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为现有电机制动的原理图；
图2为本实用新型一实施例中电机制动的原理图；
图3为本实用新型一实施例中电机制动的电路图。
具体实施方式
容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
应理解，运行电机紧急制动时，假如把电机当做理想电感，由电感特性可知其电压与电流相位差为90°，即理想电感是储能元件，电流流过时仅有磁畴的变化，消耗的平均功率为零，没有制动扭矩。但实际上电机线圈有内阻r的存在，实际是有制动扭矩的，因为内阻r太小，制动扭矩有限，所以一般采用外加制动电阻的方式来达到增大制动扭矩的目的。外部制动电阻的增加与电感jωL的合成阻抗会减小回路中电压与电流的相位差，但是回路阻抗的增大会导致回路电流变小，电阻消耗的功率也就变小了，导致制动扭矩达不到最佳的效果，所以不可能无限加大外部制动电阻的方式来实现移相的效果。
根据本实用新型的一实施方式结合图2示出。一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构，其中电机的三相A、B、C分别接到交流接触器常闭主触头，然后与并联的制动电阻和移相电容串联构成星型接法。运行时，交流接触器常闭主触头断开，辅助触头闭合作为交流接触器正常工作的反馈信号。正常或有意外停机时，受控或失电使交流接触器常闭主触头闭合，电机绕组与制动电阻和移相电容短接，消耗反电势产生的电能，从而迅速消耗掉机械系统的动能，以达到尽快降速制动。
如图3所示，L和r分别是电机线圈的等效电感和等效内阻，T1为交流接触器，KM1为交流接触器控制线包，K1,K2，K3为交流接触器常闭主触头，K4为交流接触器常开辅助触头，交流接触器的线圈控制信号回路和辅助触头反馈线号回路没有示出，R1，R2，R3为制动电阻，C1，C2，C3为移相电容。
该电路结构包括电机等效电路、交流接触器T1和移相电容电路，电机等效电路包括三组由等效电感L和等效内阻r串联连接电路，且其一端连接在一起，形成公共点。移相电容电路包括移相电容C和与移相电容C并联的制动电阻R，三组移相电容电路的一端连接在一起，形成公共点，另一端分别交流接触器T1的三个常闭主触头连接，三个常闭主触头另一端分别与电机等效电路的A、B、C三相连接。
交流接触器T1还包括常开辅助触头，常开辅助触头用于根据控制信号通断常闭主触头。上电就绪时，交流接触器T1常闭主触头K1、K2、K3断开，辅助触头K4闭合作为交流接触器正常工作的反馈信号。受控停机时，控制信号使交流接触器常闭主触头K1、K2、K3闭合，意外断电时，交流接触器T1失电常闭主触头K1、K2、K3闭合，使电机绕组与制动电阻和移相电容短接，消耗反电势产生的电能，从而迅速消耗掉机械系统的动能，以达到尽快降速制动。
下面公式说明用制动电阻R和移相电容C对制动扭矩的影响。
扭矩公式
其中，Te为扭矩，p为极对数，φ为磁通量，iq为Q轴电流，id为D轴电流
iq＝Is×cosθ，id＝Is×sinθ，Is为合成电流，θ为相位差
为了简化计算，把所有器件当做理想器件，
当θ为0时，
即
时，回路为纯阻抗，iq＝Is，id＝0，所有的电流都用于制动，在R适当的情况下此时制动扭矩最大。转速确定即可确定C的值。
本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构，其特征在于，包括电机等效电路、交流接触器和移相电容电路，所述移相电容电路包括移相电容和与所述移相电容并联的制动电阻，三组所述移相电容电路的一端连接在一起，形成公共点，另一端分别所述交流接触器的三个常闭主触头连接，三个所述常闭主触头另一端分别与电机等效电路的三相连接。
2.根据权利要求1所述的增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构，其特征在于，所述交流接触器还包括常开辅助触头，所述常开辅助触头用于根据控制信号通断所述常闭主触头。
3.根据权利要求1所述的增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构，其特征在于，所述电机等效电路包括三组由等效电感和等效内阻串联连接电路，且其一端连接在一起，形成公共点。
4.根据权利要求1所述的增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构，其特征在于，三组所述移相电容电路以星形接法连接。
5.一种电机，包括如根据权利要求1-4任一项所述的增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020567780.9U CN211981787U (zh) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | 一种增加交流永磁同步电机制动扭矩的电路结构及其电机 |
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Publications (1)
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| CN211981787U true CN211981787U (zh) | 2020-11-20 |
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ID=73384650
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN211981787U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114257141A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-29 | 内蒙古上都发电有限责任公司 | 大风环境下空冷岛永磁同步电动机的防转措施 |
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2020
- 2020-04-16 CN CN202020567780.9U patent/CN211981787U/zh active Active
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