本发明专利技术公开了适用风机和泵类负载的异步电动机恒功率因数变压调速系统，它由晶闸管交流电力控制器、线绕式异步电动机、转子电流相位控制变阻器及控制装置组成。它在速比２∶１的范围内无级调速、并保持异步电动机在额定功率因数附近运行。若转速从额定值下降，定、转子电流随额定值逐渐减小，使调速系统内的异步电动机可按国产标准型号电机的铭牌功率配置。该装置适用于额定功率为几个千瓦－几百千瓦的风机，泵类负载的转速调节，达到最佳节电之目的。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
异步电机恒功率因数变压调速系统本专利技术是一种适合风机、泵类负载的异步电动机调速系统反映现有技术的资料：1.《用调节定子电压的异步电动机的速度控制》(D.A.Paice.”Induction Motor Speed Control by Stator Voltage Control”.IEEE，Trans.pwoer Appar，Syst，Vol，pas-87，No.2 pg：585-590，1968.2)2.《用于离心泵类的晶闸管异步电力拖动装置》(Я.П.ГPEЙBуЛИC，Л.C.PbIБИЦKИЙ.”TИPИCTOPHbIЙ ACИHXPOHHbIЙЭЛEKTPOПPИBOДДЛЯ ЦEHTPOБEЖHbIX HACOCOB”.PИГA”3ИHATHE”1983，-288 C.)3.《调压变速驱动装置东山再起》(“国外电气自动化”，1987，No.6，P64)现有的异步电动机变压调速系统适合风机、泵类负载，它由闸管交流电力控制器改变电源电压后输入给高滑差率笼型异步电动机的定子三相绕组。晶闸管交流电力控制器采用移相控制使异步电动机定子绕组三相输入电压连续变化，实现高滑差率异步电动机的转速无级调节。现有技术存在的弊病：1、在速比为2∶1的范围内变速，高滑差率异步电动机的定子电流随转速下降而增大，其值恒大于额定电流，电机的铜损随电流平方增长，自扇冷式异步电动机在调速工况下连续运行会超出允许温升，使电机寿命缩短或损坏，酿成事故。因而应增加投资增大电机功率或开发新型电动机，以满足电机在连续运行时不超出允许温升，适用大量现有设备的技术改造。2、随转速下降，电机的功率因数明显下降，要求电网提供更多的无功功率，使输电系统的有功损耗加大。3、高滑差率异步电动机的额定转速低于风机、泵类负载转速，并且额定效率低。本专利技术的任务是提供一种适用风机、泵类负载的异步电动机恒功率因数变压-->调速系统，它在速比为2∶1的范围内无级调速，电动机的定子电流恒小于额定值，其值随转速下降而减小，实现选用国产异步电动机按铭牌功率配置调速系统，且在调速工况下连续运行，保证温升合格，同时电机的功率因数维持在额定值，额定转速满足负载额定转速要求，额定效率高。本专利技术的技术按以下思路理解：设附图1内三相线绕式异步电动机(5)与负载(6)用连轴器连接，则两者的转速n相同，并可认为负载(6)轴上获得的力矩(或轴功率)即为异步电动机(5)产生的电磁力矩(或机械功率)。风机、泵类负载(6)的转速n与轴上获得的力矩有以下关系：MSMN=(nSnN)2=(1-S1-SN)2]]> (式1)(式1)内MS、nS、S代表异步电动机(5)在任意转速下的电磁力矩、转速及滑差率；MN、nN、SN是在额定运行下的电磁力矩、转速及滑差率。(式1)可以写为：φMS·I2S′·COSθ2SφMN·I2N′·COSθ2N=(1-S1-SN)2]]> (式2)(式2)内φms、I2S′cosθ2s是异步电动机(5)在任意转速下每极基波磁通、转子绕组的基波相电流之折算值及功率因数，φmN、I2N′、cosθ2N是额值。转子回路功率因数角θ2与转子一相绕相的漏电抗X2、一相绕组的电阻r2和滑差率S关系为：θ2=arctgSX2r2]]> (式3)从(式3)可知，在调速工况下S＞SN，如r2保持为额定运行下的值r2N或随S增大至r2S，但(S·X2/r2S)＞(SN·X2/r2N)。这样，转子回路的功率因数角θ2S＞θ2N，即COSθ2S＜COSθ2N。当r2S随S按以下关系增长，即r2S=SSNr2N]]> (式4)-->则异步电动机(5)处在调速工况下任意转速时的COSθ2S恒保持为COSθ2N。这就是图1内转子电流相位控制变阻器(4)的作用。它在任意转速下的每相阻值为RS=r2N(SSN-1)=f1(S)]]> (式5)根据速比的要求，将最低转速对应的滑差率Smax代入(式5)可求出转子电流相位控制变阻器(4)每相的总电阻值RS。这样一来，(式2)简化为φMS·I2S′φMN·I2N′=(1-S1-SN)2]]> (式6)利用滑差损耗功率的表达式可以确定(式6)内比值I2S′I2N′=1-S1-SN=f2(S)]]> (式7)可以认为电机(5)每相绕组上的输入基波电压值U1S与每相绕线内的反电势相等，将(式7)代表(式6)后化简，得电机(5)的定子相电压基波值的控制规律为：U1S=U1N(1-S1-SN)=f3(S)]]> (式8)(式8)内U1N是电机定子额定相电压。这样电机(5)的转速为： nS＝nO(1－S)＝f4(S) (式9)(式9)内的nO是电机(5)的同步转速。纵观上述，本专利技术当按(式8)给电机输入电压时，必须同时在电机每相转子绕组内串入按(式5)确定的转子电流相位控制器(4)的电阻值RS，才可获得(式9)的稳定转速nS。因而附图1内当晶闸管交流电力控制器(1)的移相信号控制电位器(2)的滑动头移动至某新的位置时，电动机(5)的定子输入电压U1S立即发生变化，这时必须同时移动转子电流相位控制变阻器(4)的三个滑动触头KA、KB、KC至某新位置，保证在新转速下由(式8)给出的电压、(式5)给出的电阻相配合，获得(式7)给出的电流。这种随动配合在图一内用虚线表示。转子电流相位控制变阻器(4)通-->过KA、KB、KC接成星形。附图1内电位器(3)是转速微调电位器。晶闸管交流电力控制器(1)设有组成闭环控制系统的接口(7)。本专利技术与现有技术的比较。见表一： (表一) 本 发 明 现 有 技 术系统容量 1.0-几百千瓦 1.0-十多千瓦电机滑差损耗功率 可获得充分利用 无法利用电机的功率因数值在调速范围内保持为额定值 随转速下降愈来愈小电机额定 运行时 转速满足负载额定转速要求， 额定效率高比负载额定转速低10％以上， 额定效度低电机来源 选用中国标准型号电机 中国待研制或引进技术本专利技术实施的典型实例：某锅炉离心风机要求电机的铭牌数据为55千瓦、1480转/分；风量要求100％，80％，60％三档跳变。应用本专利技术实施时，选用如下规格电机：YR280M—4(IP44)，55千瓦、1480转/分、380V、50Hz、定子电流103.8A、效率91.5％，功率因数0.88、转子电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
由晶闸管交流电力控制器（１）、线绕式异步电动机（５）、转子电流相位控制变阻器（４）及其控制装置、风机或泵类负载（６）组成的异步电动机恒功率因数变压调速系统，其特征是当异步电动机（５）的定子基波相电压按Ｕ↓［１Ｓ］＝ｆ↓［３］－（Ｓ）改变时，要同时按Ｒ↓［Ｓ］＝ｆ↓［１］（Ｓ）改变转子电流相位控制变阻器（４）的电阻值Ｒ↓［Ｓ］，电机（５）形成不同的人为机械特性与负载（６）的机械特性相协调，调速系统获得ｎ↓［Ｓ］＝ｆ↓［４］（Ｓ）的稳定转速。
【技术特征摘要】
1.由晶闸管交流电力控制器(1)、线绕式异步电动机(5)、转子电流相位控制变阻器(4)及其控制装置、风机或泵类负载(6)组成的异步电动机恒功率因数变压调速系统，其特征是当异步电动机(5)的定子基波相电压按U1S＝f3(S)改变时，要同时按RS＝f1(S)改变转子电流相位控制变阻器(4)的电阻值RS，电机(5)形成不同的人为机械特性与负载(6)的机械特性相协调，调速系统获得nS＝f4(S)的稳定转速。2.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：杭恪三，
申请(专利权)人：杭恪三，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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