一種繞線電機調(diào)速裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種繞線電機調(diào)速裝置，外接電機和信號控制器，包括有：主回路輸出接口，其電連接電機的轉(zhuǎn)子線纜；分段式電阻器,其依據(jù)轉(zhuǎn)子線纜的電線分組，各組分段式電阻器的一端電連接主回路輸出接口，另一端共點相連；晶閘管開關(guān)模塊，其分為各個子模塊跨接在分段式電阻器的兩組之間；觸發(fā)模塊，其連接在晶閘管開關(guān)模塊各子模塊的兩端，具有可觸發(fā)晶閘管開關(guān)模塊工作的LED燈；控制器輸入接口，其電連接觸發(fā)模塊，并外接信號控制器。本實用新型通過改變接入轉(zhuǎn)子回路的電阻大小，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的可調(diào)；通過雙向晶閘管短接接入轉(zhuǎn)子回路的電阻器而改變接入的電阻值，避免了在電阻切換中產(chǎn)生火花，提高了裝置的安全可靠性。
【專利說明】—種繞線電機調(diào)速裝置

【技術(shù)領域】
[0001 ] 本實用新型涉及調(diào)速器，具體涉及一種繞線電機調(diào)速裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各種工業(yè)場所起重機的應用越來越廣泛，其中以固定式交流起重機發(fā)展最為迅速。在固定式交流起重機中，除了一些小型簡易起重機采用三相鼠籠異步電機作動力源外，基本上都是采用三相繞線異步電機作為動力源。三相繞線異步電機由于存在起動力矩大，過載能力好以及良好的調(diào)速性能等特性而在起重機行業(yè)廣泛應用。
[0003]起重機繞線式異步電動機的調(diào)速主要采用轉(zhuǎn)子變阻方式，即通過多個接觸器逐級短接切除繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串接的電阻器從而實現(xiàn)電動機的起動和調(diào)速，執(zhí)行元件為交流接觸器，但交流接觸器的動作頻繁，且通過電流較大，切換時產(chǎn)生電弧，觸點易拉弧燒損和粘接。再加上起重機工作環(huán)境差，粉塵大，工作時易發(fā)生交流接觸器主觸點接觸不良，造成電機缺相，不平衡，燒毀電機。再就是接觸器主觸頭及各機械轉(zhuǎn)動部位磨損嚴重，產(chǎn)生振動，本身故障多等問題。
[0004]定子調(diào)壓式調(diào)速裝置通過改變加在電機定子電壓大小來改變電機輸出轉(zhuǎn)速，一般采用定子串電抗或電阻進行調(diào)壓，也有采用改變晶閘管導通角進行調(diào)壓。調(diào)壓調(diào)速電路存在起動力矩小，易造成繞線電機堵轉(zhuǎn)燒毀，甚至易造成起重重物失控下墜危險，采用改變晶閘管導通角進行調(diào)壓還存在諧波干擾問題，影響配電系統(tǒng)其他設備的安全運行，特別是對儀器儀表影響最大。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種可靠性高，切換不產(chǎn)生電弧，結(jié)構(gòu)簡單，易維護，起動性能好的變轉(zhuǎn)子電阻型的繞線電機調(diào)速裝置。
[0006]為達到上述實用新型的目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]本實用新型的一種繞線電機調(diào)速裝置，包括電機和信號控制器，其特征在于，包括:主回路輸出接口，所述主回路輸出接口電連接電機的轉(zhuǎn)子線纜；分段式電阻器，所述分段式電阻器依據(jù)轉(zhuǎn)子線纜的電線分組，各組分段式電阻器的一端電連接主回路輸出接口，另一端共點相連接；晶閘管開關(guān)模塊，所述晶閘管開關(guān)模塊分為各個子模塊跨接在分段式電阻器的兩組之間；觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊連接在晶閘管開關(guān)模塊各子模塊的兩端，觸發(fā)模塊具有可觸發(fā)晶閘管開關(guān)模塊工作的LED燈；控制器輸入接口，所述控制器輸入接口電連接觸發(fā)模塊，并且控制器輸入接口外接信號控制器。
[0008]所述主回路輸出接口電連接三相異步電機，所述分段式電阻器分為A相分段式電阻、B相分段式電阻和C相分段式電阻。
[0009]所述A相分段式電阻、B相分段式電阻和C相分段式電阻的各段所串聯(lián)電阻器數(shù)目為正整數(shù)N個，靠近主回路輸出接口一側(cè)開始依次為一級電阻器、二級電阻器至N級電阻器。
[0010]所述晶閘管開關(guān)模塊的子模塊為雙向晶閘管，雙向晶閘管兩端各電性連接在A相分段式電阻和B相分段式電阻的同級電阻器末端之間，或者雙向晶閘管兩端各電性連接在C相分段式電阻和B相分段式電阻的同級電阻器末端之間。采用雙向可控硅做切換電阻開關(guān)元件，不僅具有耐高壓，導通電流大、使用壽命長的特點，還具有元件通用性強，控制電路簡單，易維護。因此裝置本身在運行過程中無火花、電弧產(chǎn)生，亦無噪聲，無振動產(chǎn)生。
[0011]所述觸發(fā)模塊包括多個觸發(fā)子模塊，觸發(fā)子模塊為一個LED燈和兩口引出端子串聯(lián)后，與晶閘管開關(guān)模塊的各個子模塊兩端并聯(lián)。
[0012]采用上述繞線電機調(diào)速裝置的電機調(diào)速一體機箱，該機箱包括有帶分層式卡位的機殼、可固定在外殼內(nèi)分層式卡位上的支撐件和基座，觸發(fā)模塊、晶閘管開關(guān)模塊、C相分段式電阻器、B相分段式電阻器和A相分段式電阻器自下向上由支撐件固定在機殼內(nèi)。
[0013]采用上述繞線電機調(diào)速裝置的電機調(diào)速分體機箱，該機箱包括主機、從機和連接主機與從機的電纜，所述主機和從機均包括帶分層式卡位的機殼、可固定在分層式卡位上的支撐件和基座，主機內(nèi)，觸發(fā)模塊和晶閘管開關(guān)模塊從下往上由支撐件固定在機殼內(nèi)，從機內(nèi)，C相分段式電阻器、B相分段式電阻器和A相分段式電阻器自下向上由支撐件固定在機殼內(nèi)。
[0014]上述兩種機箱結(jié)構(gòu)，都利用了空氣對流方式進行自然冷卻，冷卻效果好，不需額外增加冷卻風扇，在降低成本同時，也減少了因風扇引起的故障，同時也增強了調(diào)速裝置的環(huán)境適應性。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0016]本實用新型的一種繞線電機調(diào)速裝置，通過改變接入轉(zhuǎn)子回路的電阻大小，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的可調(diào)；通過雙向晶閘管短接接入轉(zhuǎn)子回路的電阻，一方面實現(xiàn)電阻的可調(diào)，另一方面，避免了在電阻切換中產(chǎn)生火花或電弧，提高了裝置的安全可靠性。
[0017]采用上述繞線電機調(diào)速裝置的一體機箱或分體機箱，解決了調(diào)速裝置的安裝問題，由于采用模塊化設計，將主要部件如分段電阻器、雙向晶閘管及晶閘管觸發(fā)電路做成模塊，組裝在機箱內(nèi)，節(jié)約空間，減少元件間的邊線，也可以將模塊分開安裝，應用靈活。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的原理框圖。
[0019]圖2為本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的具體實施電氣原理圖。
[0020]圖3為本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的整體式結(jié)構(gòu)裝配簡圖。
[0021]圖4為本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的獨立式結(jié)構(gòu)裝配簡圖。
[0022]圖5為本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的手柄直接控制組成手動調(diào)速系統(tǒng)。
[0023]圖6為本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的通過自動調(diào)速控制器組成自動調(diào)速系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0024]實施例
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部實施例。
[0026]請參閱圖1，圖1是本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的原理框圖，該繞線電機調(diào)速裝置包含主回路輸入輸出口 400、分段式電阻器100、晶閘管開關(guān)模塊200、觸發(fā)模塊300和控制器輸入接口 500，上述的控制器輸入接口 500接收信號控制器的控制信號，從而觸發(fā)需要操作的觸發(fā)模塊300，觸發(fā)模塊300再進一步控制相應晶閘管開關(guān)模塊200子模塊的導通，晶閘管開關(guān)模塊200的選通與否可以控制分段式電阻器100的接入主回路電路的阻值，從而反應在主回路輸入輸出口 400上的電流發(fā)生變化。
[0027]請進一步結(jié)合圖1和圖2，圖2是本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的具體實施電氣原理圖，便于更清楚理解本實施例的具體結(jié)構(gòu)和電性原理。
[0028]所述的繞線電機調(diào)速裝置的主回路輸出接口 400還電連接繞線異步電機600，與圖1的繞線電機調(diào)速裝置的原理框圖相對照，其中繞線異步電機600的轉(zhuǎn)子部分與主回路輸出接口 400直接電連接，也即轉(zhuǎn)子的電纜出線及其接線端子作為主回路輸出接口 400，轉(zhuǎn)子三相感應電勢通過主回路輸出接口 400加載到繞線電機調(diào)速裝置上，繞線電機調(diào)速裝置通過調(diào)節(jié)電阻值接入主回路輸出接口 400，從而調(diào)節(jié)通過轉(zhuǎn)子的電流大小。主回路輸出接口400從轉(zhuǎn)子部分進入繞線電機調(diào)速裝置而分成A相線路、B相線路和C相線路，在這三相電路上各分布有A相分段電阻110、B相分段電阻120和C相分段電阻130，靠近主回路輸出接口一側(cè)開始依次為一級電阻器、二級電阻器至N級電阻器，本實施例中各相所串接電阻器數(shù)目為4個，如其中一級電阻器R11、二電阻器R12、三級電阻器R13和四級電阻器R14組成A相分段電阻110，而A、B、C三相分段電阻尾端又連接成星點。A相分段電阻110的一級電阻器Rll和二級電阻器R12之間的連線，與B相分段電阻120的一級電阻器R21和二級電阻器R22之間的連線之間，跨接雙向晶閘管VTl ;C相分段電阻130的一級電阻器R31和二級電阻器R32之間的連線與B相分段電阻120的一級電阻器R21和二級電阻器R22之間的連線之間，跨接雙向晶閘管VT2 ;以此類推，雙向晶閘管VT3跨接在A相分段電阻和B相分段電阻各自的二級電阻器與三級電阻器之間節(jié)點的兩端；雙向晶閘管VT4跨接在C相分段電阻和B相分段電阻各自的二級電阻器與三級電阻器之間節(jié)點的兩端；雙向晶閘管VT5跨接在A相分段電阻和B相分段電阻各自的三級電阻與四級電阻器之間節(jié)點的兩端；雙向晶閘管VT6跨接在C相分段電阻和B相分段電阻各自的三級電阻器與四級電阻器之間節(jié)點的兩端。VTl至VT6集中在一起組成晶閘管開關(guān)模塊200模塊。LED1，G1和Kl串聯(lián)后并聯(lián)在雙向晶閘管VTl兩端從而組成雙向晶閘管VTl的觸發(fā)模塊301，而Gl?G6與Kl?K6引出端子組成控制器輸入接口 500，要求與外部的信號控制器連接，實現(xiàn)對繞線電機調(diào)速裝置的控制。
[0029]上述分段電阻100在本實施例中的各相分段電阻為4支電阻器串聯(lián)，增加或減少總的電阻器數(shù)目，可以進一步改變繞線電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍，因此本實施例的分段電阻可以串聯(lián)少于或多于4個電阻器。
[0030]調(diào)速裝置的具體裝配簡圖如圖3和圖4所示，圖3為本繞線電機調(diào)速裝置的整體式結(jié)構(gòu)裝配簡圖。圖4為本繞線電機調(diào)速裝置的獨立式結(jié)構(gòu)裝配簡圖。
[0031]參看圖3，繞線電機調(diào)速裝置的整體式結(jié)構(gòu)包括有帶分層式卡位的外殼700、基座702和可固定在外殼內(nèi)分層式卡位上的支撐件701，調(diào)速裝置的觸發(fā)模塊300、晶閘管開關(guān)模塊200、C相分段式電阻器130、B相分段式電阻器120和A相分段式電阻器110自下向上由支撐件701固定在外殼700內(nèi)。
[0032]參看圖4，繞線電機調(diào)速裝置的獨立式結(jié)構(gòu)包括有主機710和從機720，主機710和從機720均包括有帶分層式卡位的外殼703、基座706和可固定在外殼內(nèi)分層式卡位上的支撐件704，還包括有從主機710引出電連接從機720的連接電纜705。主機710內(nèi)，觸發(fā)模塊300和晶閘管開關(guān)模塊組從下往上由支撐件704固定在外殼703內(nèi)。從機720內(nèi)，C相分段式電阻箱130、B相分段式電阻箱120和A相分段式電阻箱110自下向上由支撐件704固定在外殼720內(nèi)。
[0033]上述的整體式結(jié)構(gòu)主要應用功率較小的機型上，獨立式結(jié)構(gòu)應用功率大的機型上。采用上下布局的箱式結(jié)構(gòu)，可利用空氣對流進行自然冷卻，冷卻效果好，不需額外增加冷卻風扇，在降低成本同時，也減少了因風扇引起的故障，同時也增強了調(diào)速裝置的環(huán)境適應性。
[0034]本調(diào)速裝置的開關(guān)元件采用轉(zhuǎn)子本身感應電勢進行強觸發(fā)導通，在工作時，無需外接電源，因此，徹底克服了觸發(fā)模塊易受外界電源電壓波動或閃變影響的難題。采用強觸發(fā)全導通開關(guān)模式，調(diào)速裝置運行過程中諧波很少，對電網(wǎng)及儀表設備無諧波污染。
[0035]本繞線電機調(diào)速裝置的工作原理如下:
[0036]利用繞線異步電機串接電阻的不同，改變電機的機械轉(zhuǎn)矩特性。如起動時串接電阻較大，則電機的機械轉(zhuǎn)矩特性越軟，即在低速時可獲得較大的電磁轉(zhuǎn)矩，并可將電機電流限制在允許值內(nèi)。起動后，逐步減少所串電阻，則電機機械轉(zhuǎn)矩特性變硬，提高電機運行的轉(zhuǎn)速和效率。就本繞線電機調(diào)速裝置來講，就是利用雙向晶閘管的雙向?qū)щ娞匦裕谕獠靠刂破鞯牟僮骺刂葡?，通過觸發(fā)相應的雙向晶閘管，使雙向晶閘管按要求導通，從而按要求逐級依次切除分段電阻器的電阻，從而改變分段電阻器的阻值，達到改變繞線異步電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速作用。
[0037]在投切觸發(fā)雙向晶閘管過程中，以圖2進行分析，其導通原理如下:加速過程中，當繞線異步電機定子接通電源后，轉(zhuǎn)子感應出三相電動勢，三相電動勢通過轉(zhuǎn)子所接的三相分段式電阻，由于雙向晶閘管VTl至VT6均未導通，則感應的三相電動勢加在三相分段式電阻器全段(Rll至R14，R21至R24，R31至R34)形成感應電流。切換調(diào)速器到第I擋時，VT5和VT6同時觸發(fā)導通，分段電阻器中的R14，R24，R34被短接，因此電阻減小，電機轉(zhuǎn)矩和速度增大。依此類推，直到VTl和VT2導通短接分段電阻器中的R12，R22，R32。在減速過程中，由于雙向晶閘管在沒有觸發(fā)信號的情況下，有過零自斷功能，因此，只需將雙向晶閘管觸發(fā)模塊斷開，在感應電勢的一個周期內(nèi)，則雙向晶閘管會自動關(guān)斷。減速過程雙向晶閘管的關(guān)閉順序則相反，分段電阻器通過雙向晶閘管逐級關(guān)斷而阻值變大。
[0038]結(jié)合圖5和圖6，圖5為本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的手柄直接控制組成手動調(diào)速系統(tǒng)。圖6為本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的通過自動調(diào)速控制器組成自動調(diào)速系統(tǒng)。外部控制器在本實施例中有兩種方案:一種是采用圖5所示方案，采用手柄凸輪控制器作為信號控制器，接入控制器輸入接口 500，手動操作選擇檔位從而觸發(fā)模塊300操作而導通相應雙向晶閘管；另一種是采用自動調(diào)速控制器作為信號控制器，接入控制器輸入接口500，自動選擇觸發(fā)模塊300操作而導通相應雙向晶閘管。
[0039]將本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置采用模塊化設計，將主要部件如分段電阻器、雙向晶閘管及晶閘管觸發(fā)電路部分做成模塊，然后將這些模塊組裝在一起，提高了調(diào)速裝置的可靠性，節(jié)約空間的同時減少了元件之間的邊線，節(jié)約成本。采用雙向晶閘管作為切換電阻開關(guān)元件，不僅具有耐高壓，導通電流大、使用壽命長的特點，還具有元件通用性強、控制電路簡單和易維護的優(yōu)點。
[0040]總結(jié)本實用新型的繞線電機調(diào)速裝置的優(yōu)點和效果如下:
[0041]1、本調(diào)速裝置具有可靠性高，故障少，環(huán)境適應性強，可應用在各種惡劣生產(chǎn)環(huán)境中。
[0042]2、利用本調(diào)速裝置調(diào)速穩(wěn)定性好，起動力矩大，特別適用于恒轉(zhuǎn)矩負載調(diào)速和頻繁起動或調(diào)速的場合。
[0043]3、本調(diào)速裝置能與現(xiàn)在廣泛應用的凸輪控制器，電磁抱閘、液壓抱閘等配合使用，并且效果好。
[0044]4、本調(diào)速裝置生產(chǎn)成本低，使用和維護成本低，對維護人員的技術(shù)要求不高。
[0045]5、本調(diào)速裝置采用雙向可控硅做切換電阻開關(guān)元件，不僅具有耐高壓，導通電流大、使用壽命長的特點，還具有元件通用性強，控制電路簡單，易維護。
[0046]6、本調(diào)速裝置采用雙向可控硅無觸點靜態(tài)開關(guān)元件，裝置本身在運行過程中無火花，無電弧產(chǎn)生，亦無噪聲，無振動產(chǎn)生。
[0047]7、本調(diào)速裝置具有電流限制功能，即調(diào)速裝置本身不需要另外增加雙向晶閘管保護器件。
[0048]8、本調(diào)速裝置采用空氣對流方式進行自然冷卻，冷卻效果好，不需額外增加冷卻風扇，在降低成本同時，也減少了因風扇引起的故障，同時也增強了調(diào)速裝置的環(huán)境適應性；
[0049]9、本調(diào)速裝置的開關(guān)元件采用轉(zhuǎn)子本身感應電勢進行強觸發(fā)導通，在工作時，無需外接電源，徹底克服了觸發(fā)電路易受是外電源電壓波動或閃變引響的難題。
[0050]10、由于采用全強觸發(fā)全導通開關(guān)模式，因此調(diào)速裝置運行過程中諧波很少，對電網(wǎng)及儀表設備無諧波污染。
[0051]本調(diào)速裝置已做成幾種不同規(guī)格產(chǎn)品在硫酸、礦山等不同工況下進行試驗，從控制5T抓斗橋式起重機(30KW繞線式異步電動機)到控制20T抓斗橋式起重機(100KW繞線式異步電動機)下試驗驗證，其運行穩(wěn)定可靠，操作性能好，故障極少，各項性能經(jīng)濟指標好。
[0052]上述實施例僅用以說明本實用新型而并非限制本實用新型所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本實用新型已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或者等同替換；而一切不脫離本實用新型的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種繞線電機調(diào)速裝置，包括電機和信號控制器，其特征在于，包括: 主回路輸出接口，所述主回路輸出接口電連接電機的轉(zhuǎn)子線纜； 分段式電阻器，所述分段式電阻器依據(jù)轉(zhuǎn)子線纜的電線分組，各組分段式電阻器的一端電連接主回路輸出接口，另一端共點相連接； 晶閘管開關(guān)模塊，所述晶閘管開關(guān)模塊分為各個子模塊跨接在分段式電阻器的兩組之間； 觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊連接在晶閘管開關(guān)模塊各子模塊的兩端，觸發(fā)模塊具有可觸發(fā)晶閘管開關(guān)模塊工作的LED燈； 控制器輸入接口，所述控制器輸入接口電連接觸發(fā)模塊，并且控制器輸入接口外接信號控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繞線電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述主回路輸出接口電連接三相異步電機，所述分段式電阻器分為A相分段式電阻、B相分段式電阻和C相分段式電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種繞線電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述A相分段式電阻、B相分段式電阻和C相分段式電阻的各段所串聯(lián)電阻器數(shù)目為正整數(shù)N個，靠近主回路輸出接口一側(cè)開始依次為一級電阻器、二級電阻器至N級電阻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種繞線電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述晶閘管開關(guān)模塊的子模塊為雙向晶閘管，雙向晶閘管兩端各電性連接在A相分段式電阻和B相分段式電阻的同級電阻器末端之間，或者雙向晶閘管兩端各電性連接在C相分段式電阻和B相分段式電阻的同級電阻器末端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種繞線電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述觸發(fā)模塊包括多個觸發(fā)子模塊，觸發(fā)子模塊為一個LED燈和兩口引出端子串聯(lián)后，與晶閘管開關(guān)模塊的各個子模塊兩端并聯(lián)。
【文檔編號】H02P27/02GK204190663SQ201420506910
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】廖志雄, 吳韓輝, 楊小明, 羅慶祝, 張偉洪, 徐彥飛, 程新華, 陳前忠, 周明 申請人:廣東省云浮市特種設備檢驗所, 廣東廣業(yè)云硫礦業(yè)有限公司