带频敏变阻特征的笼形异步电动机技术方案制造技术

一种带频敏变阻特征的笼形异步电动机技术方案，它属于交流异步电动机技术领域，是将现已普遍用于线绕式异步电动机，装于机外，与集电环引出的导线串接的频敏变阻器改为笼形，套装于笼形异步电动机内转子上，直接与其导电条串接而成。它主要用以控制笼形异步电动机的起动过程和改变其自然机械特性以与能控制谐波、无功功率的无级调压技术结合，改善其调节转速的线性度。这种方法在离心泵类负荷上使用有最好效益。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属异步电动机
，它是将现已普遍用于线绕式异步电动机，但装于电动机外的频敏变阻器的机，电结构予以改变，使能装于笼形异步电动机转子上直接与转子导电条串接，但又保留其频敏变阻特征，尚未见国内外有类似的报导。其目的在于1、控制笼形异步电动机的起动过程、即在保证起动转矩下，降低起动电流，还可缩短起动时间以节约电能，这就是把笼形异步电动机改造得兼具了线绕式异步电动机加频敏变阻器的作用。2、改变笼形异步电动机的自然机械特性曲线以使在笼形异步电动机定子侧调压调速时有甚好的转速调节线性度并改善功率因数、提高效率、减少电机发热。3、当上述定子侧的调压是能控制谐波、无功电流的连续调节法时可组成最好的调压调速法，最适于在离心泵(风机)类负荷上使用。关于「笼形频敏器」1、它是由低碳钢板作成的钢板圈叠装成园筒再绕电磁线而成，每一钢板圈即一个频敏元件。在园筒上的绕线法Ⅰ3型为在园筒的内、外表面均开线槽、槽数均与转子线槽相等，把外表面上的任一槽与其内表面最近一槽称为一对槽，则将转子最近的线槽(先卸下端环)中导电条延长并从一对槽的外表面槽穿过由内表面槽穿回为一匝，绕足匝数后，再依次绕完所有的线槽，最后加新的端环，Ⅰ6型的作法是使园筒上的槽对数为转子槽数的若干倍，而每一转子导电条要连续绕完这一倍数的相邻槽对数后再绕另一个导电条，全部绕完后加新的端环，Ⅱ型的园筒上不开内外表面上的槽，但在较内外表面平均直径稍小的直径(为使此直径内外磁阻平衡)的园周上，均匀地钻与转子线槽同数的孔，将转子导电条依次穿过孔后，加新端环，以上Ⅰ3及Ⅱ型分别用于较厚及较簿的钢板圈元件，Ⅰ6型是用于园筒直径较转子直径大处或用于在绕绕式异步电动机的集电环处加「笼形频敏器」时。2、它在主电路上与转子是串联，故等值电路上的阻、抗参数关系也是串联，但「笼形频敏器」的阻、抗都随主电路的频率(即电源频率乘转差率)和转子电流而变，以下称频率、电流为电源参数，它的阻、抗也随频敏元件的钢板圈的材质(成份)，几何尺寸、叠装量和绕线匝数、线材规格等而变，以下称为结构参数。应先试选一些有代表性的结构参数组合法，测定其对应于电源参数的阻、抗变化规律然后设计可供选用的结构型式系列。对于既定的电机，则先找它自身的等值电路的阻、抗参数;找它的负荷形成的转矩、转差率曲线(下称＃1曲线);按我们对起动过程或运行性能的要求提出的转矩、转差率曲线(下称＃2曲线);电流转差率曲线(下称＃3曲线);试选上述的系列结构型式的一种，取出它自身的阻抗值与既定电机的阻、抗值相加、算出其相应的＃21、＃31曲线，与上面预提的＃2、＃3曲线比较，直至合用为止，对用以控制起动过程者，预定曲线时，就顾及起动电流、转矩和起动时间、工率因数、耗能、发热等，对用以配合调压调速运行，就要求＃2曲线与＃1曲线间的差值总是随转差率上升的要求它的功率因数能始终保持高值等等。3、上面提到的结构参数，当频敏元件材质、几何尺寸皆相同时总阻抗为叠装量乘元件数如有意地将不同材质或几何尺寸的元件混装则总阻、抗将有多种相应变化以供组合。4、设计结构参数时可以有意地提高功率因数以增加它总阻、抗中的电阻含最，转速提高后「笼形频敏器」的阻、抗均下降而电机及「笼形频敏器」中的电阻都因其总以r′2/S状态出现呈相对上升作用，于是转子侧的X′2之作用始终不起控制作用，我们便可以在定子侧加串接电容来提高功率因数而少受其与电机的电抗间的谐振影响。关于「短路器」「短路器」由两外径较「笼形频敏器」频敏元件外径小的钢板圈组成，均随转子轴旋转，靠「笼形频敏器」的为2＃圈，上装与导电条同数的插座排列为一个与转子轴同心的圆形，每一转子导电条经过时均支接至一个插座，1＃圈靠转子铁心，上装能同时使各插座接通的圆形插头，1＃圈能在转子轴上作轴向滑动，以连杆传至定子端盖近处，经推力轴承只将滑动动作传至定子端盖外的电磁操作机构以完成插头插入及拉出各插座的动作，短路器与「笼形频敏器」间并联，短路器的结构繁琐，不易维修，宁以提高功率因数，减少「笼形频敏器」在S甚小时的损耗来取代它的作用。关于与能抑制谐波、无功功率的连续调压法的结合这种调压技术见我国专利技术专利申请号91101009.2，名称《一组……节能技术》说明书第5页“用全控制开断器件(GTO、GTR及其他)结合脉宽调制(PWM)原理构成<脉宽调压>法”一节，例如将每个半波分为12等分，用GTR器件每个等分的导通段长均相同，则调节其宽度即调压，同时也抑制了谐波及无功功率，而电压为连续调节的(以微机技术用时种脉冲量计算导通段的位置及长度)，调后电压近似正弦波，在离心泵类负荷上，本调压(下称VV)法和目前正走俏国内外的PWM-VVVF(下称VVVF)法两种调速法节电量比可用以下的近似算法取电机在不调速时的有功功率为P，调速后转差率为S，则轴功率均为P(1-S)3，VV法的转子铜损为PS(1-S)2，VVVF法不计转差损失，则节电量比VV法/VVVF法＝/代入S＝0.1～0.9得下表 VV调速法，在配上了「笼形频敏器」的笼形导步电动机上使用时，其速度调节质量可和VVVF调速法媲美而设备费用则约可达30%以内。「笼形频敏器」的发热量计算，仍依从异步电动机的转子铜损与轴功率的关系S/(1-S)，而无论其在电动机内外，加上「笼形频敏器」后，电机总阻、抗成倍地上升，则电流成反比地下降，同时因它的电阻含量上升，而功率因数提高，转矩提高，加速度上升，而发热量和起动时间较直接起动少，总发热量下降，所以情况会更好，这一点可以在设计「笼形频敏器」时予以控制，对离心泵类负荷调速因轴功率随(1-S)3下降，问题也较轻松，可以先计算出最大发热点的转速，选风机时即让它在这个转速能排除相应的热量，也可将「笼形频敏器」的电绝缘等级提高，与其他部分间隔离安装，专用风道等，用于其他负荷时也可考虑这些办法，但其效率会相应下降。与其他现有技术相比1、现有的线绕式异步电动机加频敏变阻器a.本专利技术的总投资少、占地少、维修量少;b.本专利技术能更全面地发挥起动过程的功能和节能作用;c.本专利技术的「笼形频敏器」无磁路接口，能减少无功电流和由磁路崎变带来的谐波，是装于电机内部，防护较好。2、现有线绕式异步电动机用可变电阻(即多级电阻)调速。a.本专利技术是无级调速，且调速时调压则同时能减少定子铁损。b.占地少、易维修、热风可直接排出室外。3、现有的饱和电抗器或可控硅调压调速。本专利技术无谐波和附加的无功功率，因而效率，功率因数均高，不需考虑滤波，补偿无功等措施，也简化了设备和占地等问题。4、现有的电磁调速电机本专利技术的调速范围基本上是从额定转速到0速，且设备费用甚少，电机容量可大数倍，没有电磁调速电机在其最大速度时的固定转差损失。5、现有的液力偶合器调速本专利技术的节电效果与之相当，但设备简化，紧凑费用少数倍，维修工作量少。6、PWM-VVVF调速法和其他VVVF调速法本专利技术在调节性能上可与之相近，效率上不及，费用大为降低，在离心泵类上使用时经济效益的投入产出比远高于该法。参照前面附表和设备费为1∶0.3，则投入产出比为0.7/0.3～0.99/0.3＝2.33～3.3。本专利技术为技术方案，在这个深度上，文字已能说明问题，不附图。本专利技术主要在于为新型异步电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带频敏变阻特征的笼形导步电动机技术方案，它的特征在于将现有的随电源频率、电流而改变其电阻、电抗的频敏变阻器、改变其机、电结构以装于笼形导步电动机转子轴上，直接与转子导电条串接而成。它包含「笼形频敏器」和「短路器」两个组成部分，二者亦可用于在线绕式异步电动机集电环处安装。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂钜达，董林，
申请(专利权)人：涂钜达，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]