高功率因数重载快速软起动运行器制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率因数快速软起动运行器，它解决了电动机无功功率ＱＬ改变成有功功率Ｐ的转换，把电动机产生的负转矩，改变成了正转矩作功，从而大大提高了电动机起动和运行功率因数及效率。因此，它和常规起动器不同，它不但可重载快速软起动，而且还可参与运行，在运行中提高电动机功率因数、减小转差率，提高工作效率的作用；聚能电抗器采用多路串、并联连接，应用在起重领域可设计成限载型、标准型和超载型多种型号起重吊、抓斗吊，并能直接控制２２～８０ＫＷ及以上电动机作重负荷频繁换向工作；应用在有轨电轿车上由于加速度快，因此，可大大缩短起步时间；聚能电抗器线圈采用特殊的多单只线圈无接头串联密排绕法，磁路为开路磁路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电气传动领域，尤其涉及一种高功率因数重载快速软起动运行器 电气控制系统。
技术介绍
一、课题的来源(摘自大学教科书中异步电动机转矩同哪些量有关系的章节原 文)1、转矩同哪些量有关系异步电动机转矩是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电路电流I2相互作用而产生 的，因此它与Φ和I2的乘积有关。此外，还受什么影响呢？现在我们来比较下列三种情况。图18 15(说明书附1)所示的假设转子感抗与其电阻相比可以忽略不计， 即COSc^2 = I的情况。在图中旋转的磁场用虚线所示的磁极表示。根据右手定则不难确 定转子导体中感应电动势E2的方向(用外层的记号表示)。因为在这种情况下，“与E2同 相，所以I2的方向(用内层的记号表示)与氏的方向一致。再应用左手定则确定转子各导 体受力的方向。由图可见，在即COSct2 = 1的情况下，所有作用于转子导体的力将产生同 一方向的转矩。图18 16(说明书附2)所示的假设转子电阻与其感抗相比可以忽略不计， 即0)δφ2 = 0的情况。这时“比氏滞后90°。由图可见，在这种情况下，作用于转子各导 体的力正好互相抵消，转矩为零。图18 17(说明书附3)所示的实际情况。电流i2比电动势氏滞后Φ2角。 即C0S(t2<l。这时，各导体受力的方向不尽相同。在同样的电流和旋转磁通之下，产生的 转矩较COSct2 = 1时为小。二、课题解决方案及意义1、课题解决的方案是如何将图18 17所示的异步电动机在实际应用中产生的负 转矩，改变成图18 15所示的理想的正转矩，使作用于转子各导体的力将产生同一方向的 转矩。2、意义是这一课题是物理界电气传动领域的一项重要研究课题，一旦成功三相 交流异步电动机起动和运行功率因数及加速度将会变的很高，转差率将会变的很低，起动 力矩将会变的很大。用汽车来比喻也就是能将加速度较差、靠踩油门逐档加速的老式解放 牌汽车，通过它能改变成马力强劲、不需要换档，起步加速度非常快的奔驰汽车。因此，这项 重要研究课题被世界各国科学技术界电气传动领域科研人员所垂青、所向往、为此而付出 了辛勤脑力劳动和代价尚未攻克的课题。因此，是一项有可能获诺贝尔物理奖的研究课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是要将图18 17所示的异步电动机在实际应用中产生的负转矩改 变成图18 15所示的理想的正转矩，使作用于转子各导体的力将产生同一方向的转矩。本专利技术目的的实现是提供了一种新型起动运行器高功率因数重载快速软起动运 行器，这种新型起动运行器可以解决上述问题。解决的技术方案是一、高功率因数重载快速软起动运行器。(下面简称快速软起动运行器)它工作 在电动机定子电路，是一种相位位移小、输出波形宽的铁磁式纯电感聚能电抗器。由于这种 新型纯电感聚能电抗器起动电流滞后电压90°，在起动的瞬间会产生自感电势来阻止电流 增大，因此，在开关接通的瞬间，电动机起始电压是很低的，相应起动电流和起动转矩也是 很小的，从而保护了开关触点在接通的瞬间被烧蚀，避免了过大的起动转矩对传动机械的 冲击。随着聚能电抗器充磁时间的不断增大，聚能电抗器的电抗也随着充磁量的不断增加 而不断减小，直到电动机克服阻转矩而起动起来为止，这就是快速软起动运行器和一般起 动器不同之处。它的最大优点是起动转矩不是恒定的，而是随电动机负荷的轻重而自动变 化调整的。如电动机在轻负荷起动时，由于负荷轻，电动机阻转矩小，聚能电抗器的充磁时 间就短，电抗就大，输出的电压就低，起动电流和起动转矩就小，电动机就在低电压、低起动 转矩状态下，克服阻转矩而平稳地起动起来。当重负荷起动时，由于负荷重，电动机阻转矩 大，聚能电抗器的充磁时间就长，电抗就小，输出的电压就高，起动电流和起动转矩就大，电 动机就在高电压、高起动转矩状态下，克服阻转矩而快速平稳地起动起来。本专利技术解决的关键是改变了电动机输入电源波形，由原正弦波交变电流，通过快 速软起动运行器能量转换后，使输入电流脉动幅度变小，改变成较平坦波，使脉动的合成旋 转磁场，改变成较均勻的合成旋转磁场，从而增宽了电动机输入电源波形，大大提高了电动 机起动功率因数。同时，又采取了防止其他谐波侵入措施，使输入到电动机的相位失真和干 扰波减小，从而在较低的电压下，仍然有较大的起动转矩。解决的方法是1、快速软起动运行器是由三相聚能电抗器组成，聚能电抗器分相串联在三相电动 机定子绕组中，u、v、w三相互不干扰。这样做的目的是防止其他谐波侵入，影响输出电源波 形。因为在闭合磁路内不但有三相相隔120°正弦交变磁场存在，同时也有感应磁场和感应 电势存在，因此，在三相交流电周期改变的时候，会产生与电源波形、相位不同的谐波，干扰 输出到电动机的电源基波，从而降低起动转矩。2、快速软起动运行器聚能电抗器线圈绕制的方法。由于铁磁材料有磁聚能功能，因此，在交变电流作用下，铁芯中每匝线圈的瞬时值 电位都是不同的，在电流流入端，每匝线圈瞬时电位高，产生的积聚电能多，流出端产生的 瞬时电位低，积聚电能少，而采用常规绕法的电磁起动器线圈就忽视了这一点。现举例来分析(1)、普通电磁线圈绕制的方法。普通电磁线圈常规的绕法是采用顺时针从左绕 到右，电流从开始端流入，按右手螺旋定则，每匝线圈产生的磁极为N、S极，在铁芯中积聚 的磁能瞬时值的大小以流入端为大，流出端为小，即N极端为大，S端为小。当第一层线圈 绕完后，第二层线圈返回再绕时，第二层每匝线圈流过的电流产生的磁极，根据右手螺旋定 则，仍然为N、S极不变，但线圈的电流方向则由尾端变成了首端，每匝线圈产生的瞬时积聚 电能和第一层相反，变成了 S极端为大，N端为小。当第二层线圈绕完后电流从尾端流出时， 每匝线圈在磁极上产生的积聚磁能自动中和，变成了只剩N、S—对磁极，积聚的磁能变成 了二极一样大的平均磁能，就象相片失去了层次，变成了模糊一片。从磁路上来分析，则失去了磁路波长。当在第二个1/4周期内释放磁能的时候，从头到尾每匝线圈释放的磁能失 去了交流成份，和直流电一样均是相同的。从而造成输出相位位移，补偿性能降低，使积聚 的电能不能用来作功，不能提高电动机起动转矩，只能和电阻一样起降压限流作用。从而使 电动机起动转矩减慢，起动效率降低。(2)、聚能电抗器线圈的绕制方法。聚能电抗器线圈的绕制方法和常规起动器绕法 不同，因为电磁线圈常规的绕法是从头绕到尾，再由尾绕到头，分层往返绕法，采用这种绕 法对直流电流没有影响，因为直流电流方向是恒定的，对普通交流电磁线圈也没有影响，因 为它对相位没有要求。但对三相交流电动机电抗起动器影响就大了，因为三相交流电动机 的旋转是由三相相隔120°交流电产生的合成旋转磁场来旋转的。因此，对相位要求十分严 格，相位的位移、失真都会影响和破坏旋转磁场，造成电动机起动转矩严重下降等现象。本 专利技术聚能电抗器为了达到相位位移小、输出波形宽的高磁聚能电抗器要求，线圈绕法与传 统的线圈绕法不同，区别是聚能电抗器线圈采用由多个单只线圈头尾串联，线圈之间无接 头连接的密排绕法来解决。绕制方法是采用单根扁电磁线在特殊的电动绕线机上从头绕到 尾(从底层绕到面上层)叠绕，形成单只线圈；然后再由尾绕到头(从面上层绕到底层)叠 绕，形成另一只单只线圈；以此往复，来形成多个单只线圈密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率因数快速软起动运行器，其特征在于：由重载快速软起动运行器；重载快速软起动运行器的作用；重载快速软起动运行器常用型号及配置；泄能电阻器；聚能电抗器；凹形左右推拉式操纵台构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张森倓，张兔生，
申请(专利权)人：张兔生，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]