[实用新型]单馈式转子脉冲调速控制柜

说明书

本实用新型名称为单馈式转子脉冲调速控制柜，（转子脉冲调速又称转子斩波调速）属于电力电子学及电机传动技术领域。

在现有技术中，转子斩波调速是一种简易可靠、成本低廉的异步电动机的调速方式，尤其适用于小容量（大约75KW以下）的风机、水泵等节能传动。目前国内外转子斩波调速系统为双馈式的结构，其构成如附图1，并可从以下文献中看到：

（1）IEEE  Trans.  Ind.  Appl.  Vol.  IA-11pp43-49  Jan/Feb  1975

（2）中国科学技术情报研究所与国家科委成果管理办公室编《电机与传动节能技术》P₃₀₉～P₃₁₆

（3）《电气传动》1986年第六期P₉～P₁₇

（4）中国电工技术学会电控系统与装置专业委员会《风机水泵交流调速节能技术》P₅₇～P₅₉，P₂₀₃。

这种双馈式电路结构特点有二：

1.如附图1中所示，L为平波电感，其电感量为足够大（理论上为无限大），转子整流电流I_d为恒定直流；

2.如附图1所示设有三个可控硅元件，其中KP1为主可控硅，控制主电路的关断，KP2、KP3为辅助可控硅，KP3、KP1导通，保证KP2截止，KP3导通时，专置的辅助电源U₂（极性如图1）对电容充电。当使KP2导通时，电容器通过KP2，给KP1加上了一个反向电压，使KP1关断。

这种电路的缺点有：

1.理论上要求KP2、KP3不能同时导通，但实际上不易保证。当KP2、KP3同时导通时，E_d和U₂通过KP2、KP3短路，而烧毁KP2、KP3；

2.L设计为足够大，则大大增加了铜铁的用量，因而增加了装置的成本；

3.U₂为专用辅助电源，增加了该系统的复杂性和成本。

总之，由于上述问题的存在，使这种斩波器的简单可靠、价格低廉的优点大为逊色。

本实用新型的目的：鉴于现有的双馈式转子斩波调速系统的缺点，我们研制了单馈式转子斩波调速控制柜，并通过工业试运行和测试，现已达到了设计要求，单馈式转子斩波调速控制柜的电路结构如附图2，其特征如下：

1.设置二极管D₁，阻止了电容在KP1导通前的放电，使电路的关断能力提高一倍以上；

2.单馈式设置KP1、KP2两只可控硅，其电容的预充电通过R₃、D₃、JC（常闭触点）由市电电网预充电，很快充满后，此电路就可以脱离电网；

3.附图2中的L₁与附图1中的L从电路的位置上相对应，但其作用和设计方法却有根本的不同，附图1中的L为平波电抗，它用来维持转子电流I_d为常数，故电感中储能不变，与系统无能量交换；附图2中的L₁为关断电抗，它的作用是延缓C的正向充电，以维持C上的反电压时间to＞2tg（tg为可控硅关断时间），计算从关断时间出发，实际计算表明，L₁的数值远比L小，例如对30KW电机平波电抗从平滑电流（电流为60A）的角度设计，其计算结果为数拾毫亨，从关断时间计算，只需10毫亨（样机工业运行用的12毫亨详细分析见《转子斩波调速系统关断电路的分析和主要元件的选择》一文。

4.在转子整流电路前串入RL并联网络（附图3），大大改善了系统的调速性能，适用于风机、水泵、起重机及电梯等小容量电机的传动。

本实用新型的电路工作原理如下：

在接触器JC未通电以前，市电（220V或380V）通过D₃和限流电阻R₃给电容器C预充电，电容上电压U_c的极性为下正上负，称为反向电压。