一種風機類設備變壓無級調速系統的製作方法

2023-05-30 11:00:46 2

本發明屬於電子調速領域，具體涉及一種風機類設備變壓無級調速系統，適用於風機類設備的無極調速領域。

背景技術：

風機類設備（包括水泵、艦船螺旋槳與壓縮機）的調速方法，按不同的分類法有電氣調速與機械調速；有低效與高效調速；有無級調速與有級調速；長期以來，風機類設備的無級調速，小功率的使用電壓或電磁調速，大、中功率的多使用液力耦合器。它們都是低效調速，因其能耗高正逐漸退出市場；近幾十年，變頻調速技術引入國內，它以優良的調速與啟動性能，逐漸佔領廣大市場。變頻調速的缺陷也是嚴重的：諧波多、難修理、技術複雜、壽命短、功率因數低、環境適應性差；低諧波高功率因數的價格更，高大中功率變頻器的體積大、佔地多、價格太高；變頻技術不斷發展與完善，解決了諧波多和功率因數低等問題；改進後的變頻器，技術更複雜，元器件和設備更多，尤其大中功率的變頻器，體積更大、佔地更多、價格更高，而環境適應性、壽命（名品10年）及可靠性等均無提高；

調速技術的發展同樣是由簡單到複雜，再由複雜到高級的簡單，性能也更好；高效電壓無級調速系統的研製成功，便是此規律中的一例。

技術實現要素：

為了提實現高效電壓無級調速和啟動裝置降低啟動電流的作用，本發明給出了一種風機類設備變壓無級調速系統，可靠性高、價格低、節電多、損耗少、壽命長達30年、維修少、使用簡單、無諧波、啟動電流小；耐高溫、寒冷、潮溼、灰塵環境；有一定的抗鹽霧抗輻射能力，並且佔地少、無需另置啟動設備，還可節省建築安裝費。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：主要由電動機、調壓裝置、開關三部分組成，其特徵在於：所述的電動機外殼內，有大小兩個定子，調壓裝置通過開關使大小兩個定子加電後產生相差1800電角度的旋轉磁場，兩磁場在轉子上感生的相差1800電角度的電勢，分別是正向電勢E21與反向電勢E22。此時轉子的合成電勢E2：

E2=E21-E22 （1）

由式（1）可知，增大反向電勢E22 或降低正向E21，即提高小定子的電壓或降低大定子的電壓，使轉子合成電勢E2降低，E2的降低等同於定子的總電壓U1降低，定子總電壓U1與電動機扭矩T的關係是：

T∝U12 （2）

式（2）表明：U1降低則扭矩T下降；

風機類設備的扭矩T與轉速n的關係是：

T∝n2 （3）

由式（3）可知：扭矩T的下降必引起轉速n的降低；

同理，提高大定子的電壓，或降低小定子的電壓，可使轉速上升；

此即改變電壓可以調節電動機的轉速。

所述的調壓裝置可以採用自耦調壓器調壓或是採用電子斬波調壓，調節電壓的階梯也非常小，可達0.5~1V，完全滿足風機類機械的無級調速要求。

所述的開關採用萬能轉換開關，用來改變轉子電勢E22的相位，調節其與E21反向還是同向。

本發明的有益效果是：系統可靠性高、價格低、節電多、損耗少、壽命長達30年、維修少、使用簡單、無諧波、啟動電流小；耐高溫、寒冷、潮溼、灰塵環境；有一定的抗鹽霧抗輻射能力，並且佔地少、無需另置啟動設備，還可節省建築安裝費。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明。

圖 1 是本系統的電原理框圖。

圖2本發明的實施例2.2kW樣機實測數據。

具體實施方式

由圖1所示，一種風機類設備變壓無級調速系統，電動機內由有兩個定子，調壓裝置通過開關使兩個定子加電後產生相差1800電角度的旋轉磁場，兩磁場在轉子上感生的相差1800電角度的電勢，分別是正向電勢E21與反向電勢E22。此時轉子的合成電勢E2：

E2=E21-E22 （1）

由式（1）可知，增大反向電勢E22 或降低正向E21，即提高小定子的電壓或降低大定子的電壓，使轉子合成電勢E2降低，E2的降低等同於定子的總電壓U1降低，定子總電壓U1與電動機扭矩T的關係是：

T∝U12 （2）

式（2）表明：U1降低則扭矩T下降；

風機類設備的扭矩T與轉速n的關係是：

T∝n2 （3）

由式（3）可知：扭矩T的下降必引起轉速n的降低；

同理，提高大定子的電壓，或降低小定子的電壓，可使轉速上升；

此即改變電壓可以調節電動機的轉速。

調壓裝置可以採用自耦調壓器調壓或是採用電子斬波調壓，調節電壓的階梯也非常小，可達0.5~1V，完全滿足風機類機械的無級調速要求。

開關採用萬能轉換開關，用來改變轉子電勢E22的相位，調節其與E21反向還是同向。

實施例：

試製一臺2.2kW樣機，經帶2.2kW風機實測，隨著電壓的上升與下降，風機的轉速增加或減少；電壓或轉速可以在額定值及以下，0及以上任一值長時間停留。轉換開關改變小定子電壓的相位，使轉子上的電勢E22與E21方向相同，則風機轉速增加；在額定電壓額定負載下運行2小時，機殼溫升小於160oC,實測數據見圖1。