一组在异步电动机定子侧串接电容及调压调速的节能技术制造技术

一组在异步电动机定子侧串接电容及调压、调速的节能技术，它的电容除补偿系统及电机内部无功电流外，还能控制起动电流，调节电机端电压，也可调节电机的Ｓｍ值以拓宽某些调压调速法的调速范围，提出了二进制式的调节电源电压的技术，提出了采用全控型开断器件结合脉宽调制原理以组成脉宽调压的技术，它可以取得良好的电压波形或降低波型指标而兼具调功率因数功能，它是在Ｏ－额定转速间全程，无级的调压调速技术。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属电力拖动学科领域。是异步电动机调节电抗、电压、转速及其综合应用的一组节能技术。交流异步电动机现正推广在电机侧加并联电容以改善功率因数的办法。如将并联改为串联则除也能对系统功率因数进行补偿外还可发挥其他效益，其一是串联电容所产生的容抗与电机内部的感抗相抵消可以改善电机内部功率因数，再加大容抗即可控制起动电流或电机的端电压，其二是电机的最大转矩Mm所对应的转差率Sm乃按Sm≈r2′/（x1+x2′）的规律变化的，调节容抗可以减小（x1+x2′），即可改大Sm值而以接触器类慢速动作设备进行的调压调速法只宜在转差率＜Sm的范围内才能稳速运行，故扩大Sm值即扩大了此类调速法的稳速运行区。为此我们提出一个用接触器调压的二进制法以使有限接触器数取得成倍增加的有级调速的级数，其三是将全控型开断器件的功能与脉宽调制（PWM）技术相结合而组成<脉宽调压>技术，以取得甚好的调后电压、电流波形且能在0至额速间进行全程调速。以上三者可分别独立地，也可相互综合地组成节能技术。但就节能技术分析，它们的最大节能原因还在于调速，而且是调压调速的范畴，在这一范畴内，与线绕式异步电动机在转子侧加电阻降速法同样有转子侧的转差损失（3I22×r2）存在，因而基本上都还只-->宜于在不大的降速幅度内运用，在调压调速领域内，我们的工作在于处理了谐波的影响，控制了无功电流的发生，改善了功率因数和简化了主、控系统……。没有接触到相同的应用技术资料，但有三个给我们以启发的背景情况：1是在电力系统中有串联电容补偿无功电流的作法;美国有万拉斯（C.L.Wanlass）电动机和国内推广机旁补偿无功电流法，2是二进制的扩大调节级数的功能，3是全控型开断器件的出现与脉宽调制法的进入调速技术市场。我们的目的是在我国的节能伟业中提供一组简单、易普及、维修，有在同类调速法中一定的相对优越性，有很大的经济效益（投入和收益快，收益/投入比大）的节能技术。一、主回路及其计算方法理论上可以用复数算法把常见的异步电动机，包括其励磁支路，化为如图一的等值电路，但励磁支路参数不见于产品样本，常见的主参数测定法还不能把定子感抗与归算至定子侧的转子感抗分开……，目前我们只沿用一般的等值电路中某些参数的常用算法，也结合自己的理解，作如下推算。对于r1及r2′的算法[见顾绳谷，《电机及拖动基础》下册P36式（6-77）及P37式（6-82）]r1=0.95u1eSe/I1e（1）-->r2′＝KmMeΩ。/3K12I1e2（2）式中：u1e-定子线电压，Se-额定转差率I1e-定子额定电流，Km-起动转矩倍数，Me-额定转矩，K1-起动电流倍数，以上2式都忽略了定子额定电流中的励磁电流的影响，在式（2）中的还是以平方量出现的，以下为了计算x1+x2′，为了避免算式辗转推演代带来的新矛盾，我们以同一个起动条件作依据。Zq=［(x1+x＇2)2+(r1+r＇2)2］1/2（3）式中：I1Q-起动时定子电流，ZQ-起动时总阻抗式（5）中唯一未知数为（x1+x2′）可以得解对绕线式电动机，情况有所不同，从略。二、电容串入定子的方法及用途如图二（a）电容xC应串于电源u1与电动机端子a之间，对定子绕组为Y接时亦可接于三相的中性点O处，为便于以下之论述，把图一中的x+x2′之和为xc（感抗）。r1及r2′/S亦合于一处而得图二（a）其中与电机并联的xC1（它本身接为△）是超过所需串联的，只作补偿系统无功电流之用的部分，这一部分也可集中一处安装-->以下不再论及。xC之值，由它的用途而定，它的用途为：1、用以改变电机内部电抗以提高电机内部功率因数，但这效果，在电机以近于额定转速运行时，并不显著，因此时r2′/S一值甚大，功率因数本已甚高，约95%以上，但如本来就拟作机旁补偿而以之装于串联处便能兼收再提高内部功率因数之效。2、再加大容抗以起限制起动电流之效3、更加大容抗以起降低电动机端电压使可得节约电机的铜、铁损之效（轻载时）4、调低电机的总电抗以扩大接触器类设备调压调速的使用范围，这是本专利技术采用串联电容法的最重要目的，此目的的精确计算法如下式[顾绳谷《电机及拖动基础》下册P5式（6-16]：Sm=r＇2/［r21+(x1+x2)2］1/2（6）对线绕式异步电动机，也只能将电容串入定子侧，因转子回路的容抗随频率成反变将不利于抑制起动电流，也不利于额速时的要求机械特性变硬。三、两种调压法1、用接触器改变电源电压如图三为电动机的单相等值电路图，其中A为A相原绕组，其感抗为xL。r1、r2′为定转子电阻。xC为外加电容，A1、A2、A3为三个绕组。-->它可以是由专用变压器的二次侧专设的三个独立绕组，相互间的额定电压比为1∶2∶4，其总电压与A相额定电压的比值，由调速要求而定使用时让各独立绕组的电压与该电动机所接电源电压相反，则运行时该绕组将抵消一个相应的电压（将该部分电功率返回系统），这些绕组也可以是在原绕组上延伸（对新设计电机），运行时每串入一组绕组即使原绕组降低相应的电压，它们由三个接触器操作，每一接触器均为双投式开关，向上投入时该绕组串入原主回路，向下投入时，该绕组被绕过，每一绕组有投、断两状态故电压的组合方式为2n个。n为接触器数量，电压的单位以A1为1则组成的电压为0.1.～（2n-1），以等差级数展开。当以专用变压器提供独立绕组时，可作多个调速电机的公共调压电源。2、用全控型开断器件（GTO.GTR及其他）结合脉宽调制（PWM）原理构成<脉宽调压>法。全控型开断器件可以按需控制对电压及电流开断，再利用脉宽调制原理以直接对工频电源电压调压而不调频，便可构成<脉宽调压>技术。在图四中，（a）为工频电压的一个半波，可以很容易地把它用脉宽调制原理改变为（b）的通断相间的波形，这便是降压的过程，它的包络线仍是正弦波-一个很好的正弦波，谐波含量很小，这就是以形成均匀分布而脉宽可调的方法构成的<脉宽调压>法。如用微机技术-->以数控方式处理每半个工频周波内的脉冲数与脉宽，将是很方便、简单的，脉冲数不变则脉宽约与调后电压成正比，这是一个基本的形式。如果不变脉冲数量及分布方式而使每个半波前面的脉宽大于后面的脉宽，则具有提高功率数的作用，但同时带来较多的谐波而功率因数成为可以无级调节的，如何从调制上控制谐波又适当提高功率因数这是又一个可开发的方向。这是一种可以取代现有用晶闸管改变导通角γ的办法调压的技术，但它控制了动态无功及谐波之为害，它是可以在O-额速间全程调速的。有了这一技术，前面所提到的控制起动电流调压等目标都包括进去了，但前面所提的串接电容法仍可同时使用以达到补偿系统及电机内部无功电流，从而提高电机效率的目的。四、关于二进制前面论及接触器调压法时用上了二进制法以控制接触器的动作，此时接触器的操作回路可作成图五（a）的结构，它的7只按纽每只代表一种组合法，加上7只全不合上（各附加绕组A1、A2、A3均不投入）共8种组合。7只按纽应有连锁，只允许一只处于合上状态。仅用电容器的技术中，当需要多种组织法时也宜用二进制法，其主结线如图五（b）而操作回路仍用图五（a）。两种二进制的操作回路都可用微机技术实现自动控制。五、应用问题-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一组在异步电动机定子侧串接电容及调压、调速的节能技术，它的特徽在于它是由三个部分组成：（１）在对系统和电机内部补偿无功电流外，当电机起动时控制起动电流于规定值，和当主电机需要降压运行时将端电压降至要求值，（２）调节串接电容值以扩大电机在最大转矩Ｍ↓［ｍ］时的相应转差率Ｓ↓［ｍ］，借以使采用接触器类设备换接电源电压的调速法取得较宽的稳定运行范围，（３）采用全控型开断器件，结合脉宽调制原理，对异步电动机调压调速，三个办法的分别及综合应用构成了一组节能技术。

【技术特征摘要】
1、一组在异步电动机定子侧串接电容及调压、调速的节能技术，它的特徽在于它是由三个部分组成：(1)在对系统和电机内部补偿无功电流外，当电机起动时控制起动电流于规定值，和当主电机需要降压运行时将端电压降至要求值，(2)调节串接电容值以扩大电机在最大转矩Mm时的相应转差率Sm，借以使采用接触器类设备换接电源电压的调速法取得较宽的稳定运行范围，(3)采用全控型开断器件，结合脉宽调制原理，对异步电动机调压调速，三个办法的分别及综合应用构成了一组节能技术。2、根据权利要求书1所述的一组在异步电动机定子侧串接电容及调压、调速的节能技术，它的特徽在于：（1）它以简化的等值电路概括了主回路中的基本参数的关系和以用同一个起动条件推算出r2′、x1+x2′以使误差减小及为有条件分离定子侧励磁电流Io时，进一步提高计算精度创造条件。（2）以等值电路为基础，按...

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