[其他]带短路圈的频敏转差率调节器

说明书

本发明涉及一种转差率调节器，特别是一种带短 路圈的频敏转差率调节器。它利用频敏转差率调节 器的阻抗能随主电机转子频率的变化而自动变化的 规律，并在主磁路上部装设适当匝数的短路圈，有效 地增加了有功功率成分，提高了主电机的功率因数， 改善转差调节性能。

本发明适用于带飞轮的中小型轧机主电机的转 差率调节，接于主电机的转子回路中，以削平主电机 的尖峰负荷，可使飞轮和主电机均得到充分利用。

国外利用铁磁材料的频敏性能制成的电磁元件 仅用于异步电动机的起动和制动。经严格检索有关 的专利文献和一般文献，尚未发现用于带飞轮轧机主 电机的转差率调节。

目前国内外沿用的转差率调节器有三种，第一种 是常接电阻，第二种是接触器电阻转差率调节器，第 三种是液体转差率调节器。

常接电阻是在电动机转子回路内接有额定电阻 的10％的常接电阻以软化机械特性，见图1。其优 点是系统简单、维修方便。缺点是特性软，转差能损 耗大，轻载时飞轮已开始放能，当负载增加到 1.5Me时，飞轮的能量已经放掉很多，飞轮能量的利 用率差。

接触器电阻转差率调节器是在主电机转子回路 内接入两段电阻r1和r2，起动电阻另加，见图2。其 中r1为常接电阻，而r2电阻根据主电机负荷大小由 转差率继电器PC和转差率接触器KC来控制其接 入或切除，从而得到硬度不同的两根机械特性，见图 3中之①②轻载时运行在特性①上，转速高，飞轮储 能，当负荷超过1.5Me后接入r2电阻，主电机运行 于特性②上，转速下降，飞轮放能，帮助克服尖峰负 荷。该调节器系统复杂，调节性能不好，因为调节过 程是阶段式的，电流和力矩的变化不连续，有一定幅 度的冲击，另外占地面积大，维修工作量也大。

液体转差率调节器是在主电机转子回路中接入 液体变阻器，见图4，由伺服电动机根据主电机负荷 电流的大小来调节两电极之间的距离，从而改变其阻 值的大小。这种调节器的电阻调节是连续平滑的，但 系统复杂，传动机构较笨重，惯性大，反应不灵敏，调 节速度慢，有不灵敏区。另外电解液随温度变化其阻 值变化激烈，不易掌握，维修工作量大，且设备笨重、 占地面积大。

以上三种转差率调节器虽各有特点，但也存在各 自的问题。

本发明的目的是为带飞轮的轧机主电机提供一 种结构简单、维护方便、控制系统精炼，调节性能优良 的转差率调节器。它能按照轧制负荷的大小自动控 制主电机的转速，使飞轮的储能按照轧制需要进行充 放，起到削平尖峰负荷、提高作业率、提高产量和节约 能源的作用。

本发明的结构如图5所示，它主要由铁心〔1〕、工 作线圈〔2〕短路圈〔3〕和绝缘件组成。

铁心用20～30mm的厚钢板，材料为普通低碳 钢。铁心的基本形态是方片形，分三相与单相两种， 见图6。一般1000千瓦以下的电机采用三相结构， 每片三相铁心由上铁心“一”形与下铁心“山”形组成 根据需要每台可以选取不同的片数。1000千瓦以上 的电机，宜采用单相铁心结构，每片单相铁心由上铁 心“一”形与下铁心“凵”形组成，根据需要每台可以选 用不同的片数。

在铁心主磁路上装设工作线圈和短路圈，它们用 铜排或铝排立绕而成。见图7。匝间用加工成“凹” 形的玻璃丝板或陶瓷垫隔开绝缘，保持5mm左右的 距离，并用玻璃丝带顺各层绝缘垫缠绕把紧，使之成 为一个牢固的整体，防止因电动应力引起的振动而使 绝缘垫脱落，造成匝间短路。工作线圈和短路圈均留 有中间抽头，可以通过改变其匝数灵活地调节转差调 节特性。

除了匝间用绝缘垫外，线圈之间及其上下用玻璃 丝板绝缘，线圈与铁心之间四个角上用卡角绝缘。卡 角由25～30mm厚玻璃板制成。所有的绝缘件均 采用B级或B级以上的绝缘材料。

本发明的基本原理如下：当频敏转差调节器的工 作绕组通入交流电时，在厚铁心中产生较大的涡流， 由于集肤效应的作用使涡流在铁心中分布不均匀，趋 向铁心表面，从而使铁心等值电阻加大。频率愈大， 集肤效应愈强，铁心等值电阻愈大。由于频敏转差调 节器的阻抗能随电机转子频率的变化而自动变化，接 入电机转子回路后能使电机获得近似“挖土机”特 性。