專(zhuān)利名稱(chēng)：一種交流變頻傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)傳動(dòng)裝置，特別是一種交流變頻傳動(dòng)裝置，適用于造紙、 電力、冶金、煤礦等工業(yè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)生產(chǎn)中大量使用變頻電機(jī)來(lái)拖動(dòng)負(fù)載工作機(jī)械，通常采用的工業(yè)傳動(dòng)裝 置參見(jiàn)圖1，將電流信號(hào)通過(guò)變頻器1，控制變頻電機(jī)2 ’，變頻電機(jī)2，再通過(guò)聯(lián)軸器3，—— 機(jī)械變速箱4’——聯(lián)軸器5’帶動(dòng)控制負(fù)載機(jī)械6’工作。該傳動(dòng)裝置使用的變頻電機(jī)2’ 一般是異步變頻調(diào)速電機(jī)，異步變頻調(diào)速電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、壽命長(zhǎng)、成本低，保 養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。但是，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生需從電網(wǎng)吸取無(wú)功功率，故功率因素低，輕載 時(shí)尤甚，這大大增加了線(xiàn)路和電網(wǎng)的損耗，無(wú)形中損失了大量電能。同時(shí)，該傳動(dòng)裝置中變 頻電機(jī)需機(jī)械變速箱4’配套，不但增加裝置成本，而且機(jī)械變速箱4’的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑方式等 會(huì)導(dǎo)致其在低速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)齒輪損壞等問(wèn)題的出現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種省卻機(jī) 械變速箱、低速直接驅(qū)動(dòng)、通過(guò)變頻調(diào)速的交流變頻傳動(dòng)裝置。本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該交流變頻傳動(dòng)裝置，包括變頻 器、變頻電機(jī)和聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是所述的變頻電機(jī)為永磁同步電機(jī)，變頻器和工頻電 源連接，變頻器的輸出端連接永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)輸出端連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器與負(fù) 載相連接。使用永磁同步交流電機(jī)替代普通變頻電機(jī)和機(jī)械變速箱的交流變頻傳動(dòng)裝置，其 變頻器將工頻電源變換為需要的頻率信號(hào)輸送給永磁同步電機(jī)，通過(guò)控制永磁同步電機(jī)的 轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的有反饋與無(wú)反饋的矢量控制，通過(guò)聯(lián)軸器傳遞給負(fù)載 穩(wěn)定的速度和功率。永磁同步電動(dòng)機(jī)具有體積小、重量輕、高效節(jié)能，控制性能好、又容易做 成低速直接驅(qū)動(dòng)，消除齒輪減速裝置，可通過(guò)頻率的變化進(jìn)行調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，該交流變頻傳動(dòng) 裝置可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型交流變頻傳動(dòng)裝置，所述的永磁同步電機(jī)采用多臺(tái)永磁同步電機(jī)，變 頻器選用獨(dú)立的變頻器。用獨(dú)立的變頻器向永磁同步電機(jī)供電，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速?lài)?yán)格地 跟隨電源變頻器頻率而變化，此即為外同步式永磁同步電機(jī)運(yùn)行。本實(shí)用新型交流變頻傳動(dòng)裝置，所述的變頻器采用輸出頻率能由低到高逐步上升 的軟起動(dòng)變頻器。軟起動(dòng)變頻器以解決永磁同步電機(jī)的起動(dòng)問(wèn)題。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用永磁同步交流電機(jī)較采用普通 變頻電機(jī)和機(jī)械變速箱的交流變頻傳動(dòng)裝置效率高、節(jié)能。首先，普通變頻電機(jī)采用的異 步變頻調(diào)速電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)，要從電網(wǎng)中吸收能量建立電機(jī)主磁場(chǎng)，造成一定的能量損耗； 而永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中安裝有稀土永磁材料，不再吸收電網(wǎng)能量來(lái)建立電機(jī)磁場(chǎng)，且轉(zhuǎn)子
3與定子磁場(chǎng)同步運(yùn)行，轉(zhuǎn)子繞組中無(wú)感應(yīng)電流，消除了轉(zhuǎn)子電阻銅耗和磁滯損耗，節(jié)省了電 能，提高了電機(jī)效率。其次，省去機(jī)械變速箱，直接減少傳動(dòng)裝置的配置，既降低能量消耗， 又減少傳動(dòng)裝置中的齒輪等損壞，提高傳動(dòng)裝置使用穩(wěn)定性。2、永磁同步電機(jī)的采用較采 用異步變頻調(diào)速電機(jī)利于提高電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，減少輸變電線(xiàn)路的損耗。永磁同步電機(jī)不 需要感應(yīng)電流勵(lì)磁，定子繞組幾乎不存在無(wú)功電流，電機(jī)的功率因數(shù)高，接近1 ；減小了定 子電流，使定子損耗降低，進(jìn)一步提高了電機(jī)的效率。3、本實(shí)用新型傳動(dòng)裝置啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、 力能指標(biāo)好、速度精度高。根據(jù)變頻器V/F特性，在低頻啟動(dòng)時(shí)，異步變頻調(diào)速電機(jī)中主磁 場(chǎng)低、功率因數(shù)低、啟動(dòng)電流雖然很大、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻很?。欢来磐诫姍C(jī)的主磁場(chǎng)恒定，定 子電流幾乎全部為有功電流，啟動(dòng)電流小、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。異步變頻調(diào)速電機(jī)的效率曲線(xiàn)和功 率因數(shù)曲線(xiàn)均為尖頂波曲線(xiàn)，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行一旦離開(kāi)額定點(diǎn)附近時(shí)，電機(jī)效率與功率因數(shù)的 乘積，即電機(jī)的力能指標(biāo)迅速下降，變頻調(diào)速電機(jī)速度變化大，異步變頻調(diào)速電機(jī)在60%的 負(fù)荷下工作時(shí)，其效率下降15%，功率因數(shù)下降30%，力能指標(biāo)下降40%;而永磁同步電機(jī) 的效率和功率因數(shù)曲線(xiàn)近似一條水平曲線(xiàn)，當(dāng)電機(jī)只有20%負(fù)荷時(shí)，永磁同步電機(jī)的力能 指標(biāo)仍為滿(mǎn)負(fù)荷的80%以上，利于提高電能的使用效率和電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)。永磁同步電機(jī) 本身是同步機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器給定絕對(duì)同步，特別是用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)幾臺(tái)電機(jī)時(shí)，速 度精度高，這是異步變頻調(diào)速電機(jī)所不能比擬的。4、本實(shí)用新型傳動(dòng)裝置的電機(jī)使用壽命 長(zhǎng)。由于永磁同步電機(jī)效率高，電機(jī)電流小、電機(jī)溫升低，能有效延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。5、 本實(shí)用新型傳動(dòng)裝置能減小變頻器容量。因永磁同步電機(jī)定子電流小，可以減小變頻器容 量，從而減小輸配電容量。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)工業(yè)傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖2本實(shí)用新型實(shí)施例交流變頻傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。實(shí)施例結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1，該交流變頻傳動(dòng)裝置包括變頻器1、變頻電機(jī)和聯(lián)軸器3，變 頻電機(jī)采用為永磁同步電機(jī)2。如圖所示，變頻器1和工頻電源連接，變頻器1的輸出端連 接永磁同步電機(jī)2，聯(lián)軸器3兩端分別連接永磁同步電機(jī)2等輸出端和負(fù)載4。工作時(shí)，變 頻器1將工頻電源變換為需要的頻率信號(hào)輸送給永磁同步電機(jī)2 ；根據(jù)傳動(dòng)裝置控制要求 自動(dòng)選擇速度控制或者功率控制，通過(guò)控制永磁同步電機(jī)2的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同 步電機(jī)2的有反饋與無(wú)反饋的矢量控制，永磁同步電機(jī)2穩(wěn)定的速度和功率通過(guò)聯(lián)軸器3 傳遞給需帶動(dòng)的負(fù)載4。使用永磁同步電機(jī)2替代現(xiàn)有的普通變頻電機(jī)和機(jī)械變速箱的交 流變頻傳動(dòng)裝置，不用圖2中的機(jī)械變速箱4’和聯(lián)軸器5’，直接減少了傳動(dòng)裝置的設(shè)備投 資和能量消耗。同時(shí)，從根本上解決了與變頻電機(jī)相互配套的機(jī)械變速箱在低速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)齒輪的損壞等問(wèn)題。永磁同步電機(jī)2的運(yùn)行有外同步式和自同步式兩類(lèi)。外同步式永磁同步電機(jī)運(yùn)行，用獨(dú)立的變頻電源，即變頻器向永磁同步電機(jī)供電， 永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速?lài)?yán)格地跟隨變頻電源頻率而變化。外同步式運(yùn)行常用于開(kāi)環(huán)控制，由于
4轉(zhuǎn)速與頻率的嚴(yán)格關(guān)系，此運(yùn)行方式適合在多臺(tái)永磁同步電機(jī)要求嚴(yán)格同步運(yùn)行的場(chǎng)合使 用，可選用一臺(tái)較大容量的變頻器，同時(shí)向多臺(tái)永磁同步電機(jī)供電，該變頻器必須能實(shí)現(xiàn)軟 起動(dòng)，其輸出頻率能由低到高逐步上升到以解決同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問(wèn)題。自同步式的永磁同步電機(jī)，其定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)位置由永磁轉(zhuǎn)子的位置所 決定，能自動(dòng)地維持與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)有90°的空間夾角，以產(chǎn)生最大的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn) 速則嚴(yán)格地由永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速所決定。用此種方式運(yùn)行的永磁同步電機(jī)除仍需逆變器開(kāi) 關(guān)電路外，還需要一個(gè)能檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器，逆變器的開(kāi)關(guān)工作，即永磁同步電機(jī)定子 繞組得到的多相電流，完全由轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置給出的信號(hào)來(lái)控制。自同步的永磁同步電 機(jī)運(yùn)行方式從原理上分析可知，它具有直流電動(dòng)機(jī)的特性，有穩(wěn)定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以自行起 動(dòng)，并可類(lèi)似于直流電動(dòng)機(jī)對(duì)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制。永磁同步電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電上面的使用比較簡(jiǎn)單，就是用永磁同步發(fā)電機(jī)加帶葉片 的輪轂即負(fù)載的結(jié)構(gòu)。永磁同步電機(jī)材料基本參數(shù)如下極數(shù)120極；額定速度20rpm ；額定功率 1500KW ；空載電動(dòng)勢(shì)780V ；額定電流1268A ；最大電流1390A ；負(fù)載電壓690V ；定子相阻抗 17. 5m0hm ；定子相電抗1. 396mH ；額定頻率20Hz。
權(quán)利要求一種交流變頻傳動(dòng)裝置，包括變頻器、變頻電機(jī)和聯(lián)軸器，其特征在于所述的變頻電機(jī)為永磁同步電機(jī)，變頻器和工頻電源連接，變頻器的輸出端連接永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)輸出端連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器與負(fù)載相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流變頻傳動(dòng)裝置，其特征在于所述的永磁同步電機(jī)采用 多臺(tái)永磁同步電機(jī)，變頻器選用獨(dú)立的變頻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流變頻傳動(dòng)裝置，其特征在于所述的變頻器采用輸出頻 率能由低到高逐步上升的軟起動(dòng)變頻器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種交流變頻傳動(dòng)裝置，適用于造紙、電力、冶金、煤礦等工業(yè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。該交流變頻傳動(dòng)裝置，包括變頻器、變頻電機(jī)和聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是所述的變頻電機(jī)為永磁同步電機(jī)，變頻器和工頻電源連接，變頻器的輸出端連接永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)輸出端連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器與負(fù)載相連接。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，省卻機(jī)械變速箱，能實(shí)現(xiàn)低速直接驅(qū)動(dòng)和變頻調(diào)速。
文檔編號(hào)H02K7/10GK201690304SQ20102017908
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者朱根榮, 鄢來(lái)朋 申請(qǐng)人:浙江華章科技有限公司