[发明专利]一种转子工频交流励磁的三相交流调速电动机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，特别是涉及一种转子工频交流励磁的三相交流调速电动机。

背景技术

在过去的200多年历史过程中，电磁学的先辈们发明了直流电、三相交流电，发明了直流电动机和交流电动机、同步电动机、异步电动机、伺服电动机等。然而电动机的调速在当今世界工业生产和日常生活中起着举足轻重的作用。直流电动机的调速方法：改变励磁电阻；改变电枢电压；改变电枢电阻。这些方法中最常用是改变电枢电压调速，因为它在不影响电动机最大转矩的情况下，可以使电动机获得宽广的调速范围。直流电机的调速性能非常好,但与当今广泛使用的交流电机相比，直流电机需要一套大功率的直流电源，交流电机则不需要；直流电机的电刷系统属于机械摩擦，需要经常维护（换电刷、清洗整流子），交流电机则没有这些；碳刷的火花会对大量使用的电子系统造成电磁干扰；同功率的直流电机的体积比交流电机大；现在的交流变频器已经很成熟，能满足大部分的调速要求。

目前的交流电动机包括三相异步电动机和同步电动机都是依赖于三相电交替形成旋转磁场的原理进行工作。其中三相异步电动机通过转子滑差吸收电流励磁和做功。三相异步电动机的转子有两种形式：鼠笼式和绕线式。绕线式异步电动机的转子绕组与定子绕组相似。它用绝缘导线嵌与转子槽内，绕组相数与极对数均与定子绕组相等，其中三个出线端接在转轴的一端的三个滑环上，然后通过三个滑环滑动接触静止的电刷，与外电路相连。

感应电动机的调速方法：变极调速：一般是以两个速度为主，是通过外部的开关切换改变电机绕组的串并联关系实现的。这种多速电动机大都为笼型转子电动机，其结构与基本系列异步电动机相似；改变供电电压调速：改变定子供电电压调速是异步电机的一种调速方法，定子供电电压降低后，转子滑差增大，实现降低转速目的，但是机械特性差；改变转子电阻调速：绕线式异步电动机可以通过滑环和电刷在转子绕组回路中接入附加电阻，用以改善启动和调速性能；转子串级调速：在绕线转子回路引入附加电势进行调速的方法，称为绕线式异步电动机的串级调速，转子串电势的优越性是可以回收转差功率，包括低同步串级调速和超同步串级调速两种情况。晶闸管串级调速系统的总功率因数低，产生的高次谐波对电网有污染；变频调速：变频调速是利用异步电动机的同步转速随频率变化的特性，通过改变电动机的供电频实现的调速方式，变频调速属于改变电源参数的调速，既适用于同步电动机，也适用于异步电动机；斩波内馈调速：异步机的定子上，附加了与原绕组相绝缘的内馈绕组（亦称调节绕组），用来接受转子移出的电转差功率，内馈绕组在旋转磁场的作用下，产生频率为f1、幅值恒定的感应电势E3，变流装置使内馈绕组工作在发电状态，把所接受的电转差功率又通过电磁感应，反方向传输给定子原绕组，使定子的输入功率减小，与机械功率相平衡，实现无级调速；无刷双馈电机：无刷双馈电机经过改进以后只有一个定子，一个笼形转子，一套公共磁路，定子中有两套不同极对数的绕组，一组称功率绕组，接三相电网，另一组称控制绕组，接变频装置。在两种绕组极对数确定的情况下，通过改变控制绕组变频器的输出频率即可实现电机的无级调速；转子供电式三相并励交流换向器电动机：这种电动机在带换向器的转子中装有两套绕组，一个是由滑环与电刷引出的三相交流绕组,它由三相交流电网馈电,作为原边;另一个是由换向器上的电刷引出的换向器绕组,它通过电刷与定子绕组分别串联成闭合回路，构成电机的副边，电刷的张开角是可调的，三对电刷还可以同时沿圆周移动至所需的任意位置，由于这种电机采用转子馈电式，整个电机的全部电能全经过电刷和滑环从转子边进入，因此电压不能太高，一般在500V之内。

现有各种调速方法，各有优缺点：

1、变极调速只有2-3种固定转速，不能无级调速；

2、改变供电电压调速，属于滑差调速，机械特性差；

3、改变转子电阻调速，多用于改善启动性能，机械特性差；

4、转子串级调速，采用晶闸管或变频器，有谐波污染；

5、变频调速，有谐波污染，功率越大成本越高；

6、斩波内馈调速，有谐波污染；

7、无刷双馈电机，有谐波污染；

8、转子供电式三相并励交流换向器电动机，电压受限，容量受限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种转子工频交流励磁的三相交流调速电动机，该调速控制装置为三相调压器，结构简单，成本低，无需电力电子元器件，不产生高次谐波，具有直流电动机低速大转矩的调速特性，转速调整范围广特点。

采用的技术方案是：