專利名稱：用于三相異步電機(jī)的供電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于可選擇性地按照三角形連接和星形連接進(jìn)行工作的三相異步電機(jī)的供電電路。
背景技術(shù)：
三相異步電機(jī)的工作經(jīng)常需要降低速度以使電機(jī)的功率輸出適應(yīng)不同的要求。典型的例子是制冷車間(特別是在冷藏庫中使用)中的風(fēng)扇，在訪問少的時(shí)候，例如在夜間或周末，要求較低的熱交換功率。一種方案(同時(shí)也是最復(fù)雜的方案)是改變?nèi)嚯姍C(jī)的工作AC電源的頻率。相位控制電路也是已知的，其降低提供給三相電機(jī)的有效電壓。相位控制的缺點(diǎn)是三相電機(jī)的電源電壓包含很高的諧波部分，其會(huì)在周圍環(huán)境中產(chǎn)生干擾。另外，它們使三相電機(jī)發(fā)出大的嗡嗡聲，顯著增大了噪聲。另外，可使用繞組上具有多個(gè)抽頭的變壓器，從這些抽頭可以分接出不同的電壓，以供應(yīng)給三相電機(jī)。這種變壓器的缺點(diǎn)是它們?cè)谑褂弥邪殡S著相對(duì)較高的損耗。另一種措施(尤其在啟動(dòng)三相電機(jī)時(shí)使用)是在星形連接和三角形連接之間對(duì)電機(jī)繞組進(jìn)行切換，但是通過這種方法僅能實(shí)現(xiàn)兩種不同的速度。
EP0865147B1中公布了一種方案，根據(jù)該方案，三相電機(jī)的繞組有兩組，其中各個(gè)分繞組適合于相對(duì)相全電壓。有一個(gè)開關(guān)裝置與三相電機(jī)相連，通過該開關(guān)裝置，可以有選擇地將各個(gè)分繞組連接為三角形連接中的并聯(lián)、三角形連接中的串連、星形連接中的并聯(lián)、星形連接中的串連、以及三個(gè)分繞組連接成三角形而其余分繞組連接成星形，從而可獲得5種不同的速度，而無需另外的輔助裝置，其中對(duì)所有的分繞組都提供電源。該電機(jī)一直以正弦電壓操作，因此不會(huì)產(chǎn)生嗡嗡聲。缺點(diǎn)是由于設(shè)置在各個(gè)極上的分繞組必須設(shè)計(jì)為嚴(yán)格相同，以避免在并聯(lián)時(shí)產(chǎn)生均衡電流，因而必須針對(duì)這個(gè)使用類型預(yù)先設(shè)計(jì)電機(jī)，并僅能獲得非常確定的速度。
EP1341295A1中公布了一種用于三相電機(jī)的供電電路，其包括兩個(gè)功率不同的三相自耦變壓器，它們組合在共同的鐵心上，并且它們的繞組各具有至少一個(gè)抽頭。該供電電路包括開關(guān)裝置，其有選擇地使該三相自耦變壓器生效。利用該電路，可以調(diào)節(jié)出電機(jī)應(yīng)獲得的任何預(yù)定速度。無需對(duì)電機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，其永久地利用正弦電壓工作，這是該電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生任何嗡嗡噪聲的原因。然而，該電路的缺點(diǎn)是由于該變壓器固定地與全電網(wǎng)電壓連接，因而各工作變壓器會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的損耗，并且開關(guān)和控制裝備自身也很昂貴。
最好的方案應(yīng)調(diào)節(jié)無級(jí)可變變壓器。然而，不能滿意地解決功率分接的問題。分接輥與變壓器繞組的圓線的表面接觸相對(duì)很小，并且不能正確地傳導(dǎo)大電流。會(huì)發(fā)生局部過熱，導(dǎo)致繞組線和集電器燒壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意在使現(xiàn)存的三相電機(jī)能夠用于扭矩與速度的平方成比例關(guān)系的負(fù)載應(yīng)用，而無需對(duì)電機(jī)進(jìn)行任何改變。根據(jù)該目的提供了一種供電電路，利用該電路，三相電機(jī)可獲得幾種速度，而不會(huì)有大的附加損耗。
通過一種用于三相異步電機(jī)的供電電路而實(shí)現(xiàn)了該目的，該三相異步電機(jī)可通過第一開關(guān)裝置而選擇性地以三角形連接和星形連接進(jìn)行工作，所述供電電路包括三相變壓器，其初級(jí)側(cè)針對(duì)三角形連接中的全電網(wǎng)電壓而設(shè)計(jì)，其次級(jí)側(cè)針對(duì)星形連接中的電壓而設(shè)計(jì)，該電壓大約處于相對(duì)相全電網(wǎng)電壓和單相對(duì)地電壓之間的中間；第二開關(guān)裝置，利用該第二開關(guān)裝置，可選擇性地把電機(jī)直接連接到電網(wǎng)上或變壓器的次級(jí)側(cè)；第三開關(guān)裝置，利用該第三開關(guān)裝置，可選擇性地把變壓器的初級(jí)側(cè)配置為三角形連接和星形連接；第四開關(guān)裝置，利用該第四開關(guān)裝置，可以選擇性地把變壓器的次級(jí)側(cè)配置為星形連接和三角形連接；和控制裝置，其與第一到第四開關(guān)裝置相連以有選擇地對(duì)它們進(jìn)行操作。
本發(fā)明的供電電路使用真正的三相隔離變壓器，可以選擇性地使其工作或繞過，其初級(jí)側(cè)設(shè)計(jì)為可以選擇性地按照三角形連接和星形連接與電網(wǎng)連接，其次級(jí)側(cè)設(shè)計(jì)為由次級(jí)側(cè)輸出的電壓在星形連接中處于全電網(wǎng)電壓的相對(duì)相電壓和相對(duì)地電壓之間。例如，在相對(duì)地電壓為230伏的三相電網(wǎng)中，該變壓器的次級(jí)側(cè)輸出的上述電壓具有大約為315V的幅值。
利用三個(gè)三角/星形開關(guān)和兩個(gè)三極開關(guān)，可以建立向電機(jī)的各個(gè)繞組提供相應(yīng)的不同電壓的電路結(jié)構(gòu)。
在電機(jī)的連接值為3×400V和12.5A的情況下，顯而易見，功率輸入為5.5KVA，因而考慮到cos為0.85，結(jié)果有效功率輸入為4.7KW。考慮制冷車間中的一般16小時(shí)的日工作時(shí)間、0.5的平均負(fù)載系數(shù)，并假定電價(jià)為0.2歐元/KWh，如果估計(jì)僅節(jié)約20％，則每年節(jié)約大約686歐元，因而本發(fā)明所需的電路元件的附加費(fèi)用可很快地收回。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的供電電路和與其相連的三相異步電機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖中示出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的供電電路和與其相連的三相異步電機(jī)的示意圖。該供電電路包括作為核心的三相隔離變壓器T，在所示的示例中其初級(jí)側(cè)在三角形連接中適合于400V的相對(duì)相電網(wǎng)電壓，其在所示的示例中處于星形連接的次級(jí)側(cè)適合于315V；以及三個(gè)星形/三角形開關(guān)S1、S3和S4；和具有兩個(gè)開關(guān)座(deck)的三極開關(guān)U2。通過選擇性地操作上述開關(guān)的控制裝置ST而完成了上述結(jié)構(gòu)。
第一星形/三角形開關(guān)S1與三相電機(jī)M相連，用于以公知的方式使三相電機(jī)M的各個(gè)繞組相互連接成星形或三角形，并將其連接到電源上。三極開關(guān)S2包括兩個(gè)相互連接的開關(guān)座S21和S22，其中一個(gè)(S21)的可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)與電源相連接，而另一個(gè)(S22)的可動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)與第一星形/三角形開關(guān)S1(其與電機(jī)M相連)相連。一個(gè)開關(guān)座21的一組固定觸點(diǎn)與第二星形/三角形開關(guān)S3相連，另一個(gè)開關(guān)座S22的一組固定觸點(diǎn)連接到第三星形/三角形開關(guān)S4上。轉(zhuǎn)換開關(guān)S2的開關(guān)座S21和S22兩者的另一組固定觸點(diǎn)相互連接。關(guān)于細(xì)節(jié)，可以參照附圖?？蛇x地，也可以將開關(guān)座S22的可動(dòng)觸點(diǎn)直接連接到開關(guān)座S21的前述另一組固定觸點(diǎn)上，從而開關(guān)座S22可以設(shè)計(jì)為簡單的三極閉合-斷開開關(guān)。
第二星形/三角形開關(guān)S3與變壓器T的初級(jí)繞組相連，從而可以有選擇地按照三角形連接和星形連接將這些繞組連接到電網(wǎng)上。另外，第三星形/三角形開關(guān)S4與變壓器T的次級(jí)繞組連接，因而能夠有選擇地按照星形連接和三角形連接把繞組連接到電機(jī)側(cè)開關(guān)，也就是第一星形/三角形開關(guān)S1。
依據(jù)三極雙座開關(guān)S2的開關(guān)位置，電機(jī)M的星形/三角形開關(guān)S1或者直接連接到電網(wǎng)上，或者連接到變壓器T的次級(jí)側(cè)，在后一種情況下，變壓器的初級(jí)側(cè)連接到電網(wǎng)上，但也可以斷開。因此在電機(jī)M直接由電源供電的情況下，變壓器T完全與電機(jī)M的電網(wǎng)脫開。
可以利用控制裝置ST來操作雙座開關(guān)S2，使得電機(jī)M直接連接到電網(wǎng)上，同時(shí)變壓器T與電網(wǎng)和電機(jī)M脫開，或者變壓器T的初級(jí)側(cè)通過第二星形/三角形開關(guān)S3連接到電網(wǎng)上，變壓器T的次級(jí)側(cè)通過第三星形/三角形開關(guān)S4和第一星形/三角形開關(guān)S1連接到電機(jī)M上。
在設(shè)置上述最后一個(gè)電路狀態(tài)時(shí)，仍可以利用控制裝置ST將變壓器T的初級(jí)側(cè)通過星形/三角形開關(guān)S3有選擇地按照三角形連接或星形連接與電網(wǎng)連接。在第二星形/三角形開關(guān)S3的各個(gè)開關(guān)位置中，可以通過控制裝置ST，利用第三星形/三角形開關(guān)S4將變壓器的次級(jí)側(cè)切換成星形連接或三角形連接，并以該結(jié)構(gòu)通過第一星形/三角形開關(guān)S1連接到電機(jī)M上。在下表中示出了這些不同的選項(xiàng)。

注在選項(xiàng)1到10中，雙座開關(guān)S2處于將變壓器包括在電機(jī)M的電源中的位置上，在選項(xiàng)9和10中，變壓器T完全閑置。
因而，可利用很少的設(shè)備實(shí)現(xiàn)多種電機(jī)速度。
權(quán)利要求
1.一種用于三相異步電機(jī)(M)的供電電路，該三相異步電機(jī)(M)可通過第一開關(guān)裝置(S1)而選擇性地按照三角形連接和星形連接進(jìn)行工作，所述供電電路包括三相隔離變壓器(T)，其初級(jí)側(cè)適合于三角形連接中的全電網(wǎng)電壓，其次級(jí)側(cè)適合于星形連接中的電壓，該電壓大約處于相對(duì)相全電網(wǎng)電壓和單相對(duì)地電壓之間的中間；第二開關(guān)裝置(S2)，利用該第二開關(guān)裝置選擇性地把電機(jī)(M)直接連接到電網(wǎng)上或連接到變壓器(T)的次級(jí)側(cè)；第三開關(guān)裝置(S3)，可以利用該第三開關(guān)裝置選擇性地把變壓器(T)的初級(jí)側(cè)配置為三角形連接和星形連接；第四開關(guān)裝置(S4)，利用該第四開關(guān)裝置可以選擇性地把變壓器(T)的次級(jí)側(cè)配置為星形連接和三角形連接；和控制裝置(ST)，其與所述第一到第四開關(guān)裝置(S1到S4)相連以選擇性地對(duì)它們進(jìn)行操作。
全文摘要
提供了一種用于三相異步電機(jī)的供電電路，其包括隔離變壓器，針對(duì)三角形連接中的全電網(wǎng)電壓配置其初級(jí)側(cè)，針對(duì)星形連接中的處于相電壓和全電網(wǎng)電壓之間的電壓配置其次級(jí)側(cè)。可以利用與電機(jī)相連的常規(guī)星形/三角形開關(guān)和兩個(gè)與變壓器繞組相連的星形/三角形開關(guān)實(shí)現(xiàn)大部分的各種電路配置，以獲得對(duì)電機(jī)繞組的各種供電電壓。利用轉(zhuǎn)換開關(guān)，變壓器能完全與電機(jī)的電源分開，而電機(jī)直接由電網(wǎng)供電。
文檔編號(hào)H02P25/16GK1601888SQ200410080139
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者卡爾·雅各布 申請(qǐng)人:卡爾·雅各布