[其他]节电型交流功率电子调速装置

说明书

本实用新型属于起重机的交流电气调速装置。

目前起重机及通用提升常用的几种交流调速方式：转子外接电阻、定子调压调速、转差离合器调速和涡流制动器调速，它们都属于能耗调速，都因低速运转时效率极低，而不适合长期低速工作；变极调速（包括双电机差速箱式机械变极方案），控制简单可靠、效率高，但调速范围不大，而且只能有级调速；变频调速则因线路复杂、成本高，元件多，可靠性差，低速控制功率因数也较低而不适用。

日本专利“昭53－114018感应电动机的速度控制装置”属定子单相调压调速范围，同样属能耗调速，调速性能差，也不适用。

在起重机起升机构及通用提升机中要求调速系统应满足：带负荷长期低速工作时（尤其是长期低速工作时）有较高节电性和电效率，较低的造价与高可靠性，低维修费用。

本实用新型的目的：在于设计一种交流调速装置，其调速特性近似于直流他激电动机的特性、可靠性高、在调速的同时，可以大量节电，线路与结构简单，造价低，不但应较全面地满足起重机起升机构及通用提升机的无级调速要求，而且能很方便地在这些机械上改装使用。

本实用新型的内容：对绕线式交流异步电动机来说，当定子电压一定时，其磁通基本一定；当负荷力矩一定时，其转子电流也基本一定；这样，无论转速如何变化，电动力矩基本决定于定子磁通及转子电流，当负载一定时，转矩是不变的。为了达到调速目的，可以在电机转子回路内引入一个同转子电势同频率的反相电势E_F（如图1a），由于抵消了一部分的转子电势E₂，因而转子电流l₂减少，使加入E_F之后的电机电动力矩因l₂减小而降低，电动机便因电动力矩下降而减速。随着电动机的减速，转子电势E₂便增加了（如图1b），l₂也随着电动机减速而增加，直到电动力矩同负载力矩相等，电动机便稳定的运转于较低的新的转速上。由此可见，我们只要改变这个附加的，同电动机转子电流同频率的反相电势E_F，就可以交流绕线转子异步机进行平滑调速。E_F越大时，电动机转速越低，理论上说，E_F＝E₂₀，电机便停转。这便是串激调速的原理。但实际上，交流异步机转子在不同转速下，其转子转差电势E₂的频率是不同的，要得到一个与它同频而又反相的变频率电势，从技术角度来看十分麻烦。为此我们可以将转差电势先整流为直流电，（如图2）然后再加一个直流反电势去同它相减，这样的调速方法从技术角度来看较易实现。可变的直流反电势E_F可用不同的方法获得：电气串级调速方案中是用直流电动机的电枢反电势作为E_F的，可控硅有原逆变串级调速系统则是利用可控硅三相有源逆变电路来获得可变的E_F。后一种即是本实用新型的工作原理。（如图3，其中SCR为三只可控硅，L是逆变电抗器，E_K即为可变的反电势E_F）。就这样一种三相零式有源逆变串级调速系统为例，可以从下面的公式看出其调速的物理过程：由三相零式有源逆变电路产生的逆变电势E_F（即图中的E_K）为：

E_K＝K·E_P·COSβ

上式中：K－逆变系数，本例为三相零式K＝1.17

E_P－三相电源相电压，本例中为220V

β－可控硅触发脉冲的逆变角，

β＝180°－α    α为控制角

电动机转子转差电势E₂经全波整流后，得到反比于转子转速的直流电压E_d为：

E d= E 23·2.34=1.35S ·E 20]]>

式中：S－交流绕线转子电动机转子转差率

E₂₀－电动机转子开路电压。