一種自動調(diào)壓的進相器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的名稱為一種自動調(diào)壓的進相器。屬于電機無功功率補償【技術(shù)領(lǐng)域】。它主要是解決現(xiàn)有多觸頭補償變壓器存在不能根據(jù)電機負載的變化選擇改變補償電壓的問題。它的主要特征是：包括鍵盤和顯示屏、電機定子電流變送器、控制器、轉(zhuǎn)子電流傳感器、交交變頻電路、觸發(fā)控制電路、補償變壓器、進退相機構(gòu)；交交變頻電路與所述補償變壓器次邊、觸發(fā)控制電路和進退相機構(gòu)連接，補償變壓器的原邊與輔助電源連接，進退相機構(gòu)與待控電機連接。本發(fā)明具有使補償電壓能根據(jù)工況的改變而改變，提高進相器的整體補償效果，增加進相器的適用范圍的特點，主要用于可對各種不同工況下的繞線式異步電機進行可變電壓補償提高電機功率因數(shù)的進相器。
【專利說明】-種自動調(diào)壓的進相器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機無功功率補償【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可對各種不同工況下的繞 線式異步電機進行可變電壓補償提高電機功率因數(shù)的進相器。

【背景技術(shù)】
[0002] 在我國，各企業(yè)生產(chǎn)過程中使用的大中型繞線式異步電機運行的工況特點是負載 在不停的變化，同時電機的功率因數(shù)也相應(yīng)的變化，特別是部分場合的電機，在所拖動的設(shè) 備中，設(shè)備一直處于空轉(zhuǎn)和負載不斷交替的條件下運行，對應(yīng)電機一直處于空轉(zhuǎn)和負載的 交替工作狀態(tài)，電機功率因數(shù)大范圍波動，在使用進相器進行無功補償時，要求不同的負載 條件下能夠輸出不同的補償電壓，使電機功率因數(shù)一直保持在理想的范圍內(nèi)。
[0003] 現(xiàn)有的進相器采用多觸頭的補償變壓器，通過接不同的變壓器觸頭來改變補償電 壓的值，進而調(diào)整進相器的補償效果，此方式下，對應(yīng)一個電機只能選定一種補償電壓值， 不能根據(jù)電機負載的變化選擇改變補償電壓，導(dǎo)致進相器只能適應(yīng)部分工況下的無功補償 要求，在部分狀態(tài)下補償效果達不到要求，限制了進相器的應(yīng)用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以調(diào)整輸出補償電壓的進相 器，根據(jù)負載變化在不同的控制模式下輸出可變補償電壓，使電動機在各種負載下均能達 到理想的無功功率補償效果。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種自動調(diào)壓的進相器，包括鍵盤和 顯示屏、電機定子電流變送器、控制器、轉(zhuǎn)子電流傳感器、觸發(fā)控制電路、補償變壓器、進退 相機構(gòu)；其特征在于：所述電機定子電流變送器與待控電機的定子電流線圈連接；所述轉(zhuǎn) 子電流傳感器與待控電機的三相繞組的轉(zhuǎn)子電流線圈連接；還包括交交變頻電路，該交交 變頻電路與所述補償變壓器次邊、觸發(fā)控制電路和進退相機構(gòu)連接，補償變壓器的原邊與 輔助電源連接，進退相機構(gòu)與待控電機連接。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案中所述的補償變壓器原邊只有一組觸頭，其輸出電壓恒 定，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，現(xiàn)有技術(shù)中補償變壓器有多組觸頭，通過接不同的觸頭改變補償 變壓器的輸出電壓，從而改變附加在電機轉(zhuǎn)子繞組上的電壓，本發(fā)明通過控制器改變交交 變頻的觸發(fā)控制信號，在補償變壓器輸出恒定的情況下改變附加在電機轉(zhuǎn)子繞組上的電 壓。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案中所述的控制器由第一微處理器、微第二處理器、電機定 子電流信號變換電路、電機定子電壓信號變換電路、轉(zhuǎn)子電流幅值信號變換電路、退相信號 輸入變換電路、進相信號輸入變換電路、電機啟動完畢信號輸入變換電路、轉(zhuǎn)子電流相位信 號變換電路、進相輸出信號變換電路、退相輸出信號變換電路、故障退相輸出信號變換電 路、與顯示板的RS232通訊電路、外部RS485通訊電路、同步信號變換電路、觸發(fā)控制信號變 換電路組成。第一微處理器分別與電機定子電流信號變換電路、電機定子電壓信號變換電 路、轉(zhuǎn)子電流幅值信號變換電路、退相信號輸入變換電路、進相信號輸入變換電路、電機啟 動完畢信號輸入變換電路、轉(zhuǎn)子電流相位信號變換電路、進相輸出信號變換電路、退相輸出 信號變換電路、故障退相輸出信號變換電路、與顯示板的RS232通訊電路、外部RS485通訊 電路連接；第二微處理器分別與轉(zhuǎn)子電流相位信號變換電路、同步信號變換電路、觸發(fā)控制 信號變換電路連接；第一微處理器和第二微處理器連接。
[0008] 本發(fā)明由于采用由鍵盤和顯示屏、電機定子電流變送器、控制器、轉(zhuǎn)子電流傳感 器、觸發(fā)控制電路、補償變壓器、交交變頻電路、進退相機構(gòu)構(gòu)成的一種自動調(diào)壓的進相器， 其中電機定子電流變送器與待控電機的定子電流線圈連接，轉(zhuǎn)子電流傳感器與待控電機的 三相繞組的轉(zhuǎn)子電流線圈連接，交交變頻電路與所述補償變壓器、觸發(fā)控制電路和進退相 機構(gòu)連接，交交變頻的輸出端與待控電機的轉(zhuǎn)子繞組連接，因而電機定子電流變送器可檢 測電機運行時的定子電流，轉(zhuǎn)子電流傳感器可檢測電機轉(zhuǎn)子三相繞組的電流信號，鍵盤和 顯示屏設(shè)置輕載補償電壓值和重載補償電壓值，控制器根據(jù)電機定子電流信號和轉(zhuǎn)子電流 傳感器信號，將電機運行工況分成輕載和重載兩種狀態(tài)，輕載時輸出的三相補償電壓均為 直流電壓，方向一直不變，重載時輸出控制信號通過觸發(fā)控制電路使交交變頻電路將經(jīng)補 償變壓器降壓的輔助電源，變換成三相補償電壓，其頻率與對應(yīng)相的轉(zhuǎn)子電流頻率相同，相 位滯后對應(yīng)相的轉(zhuǎn)子電流90度，再通過進退相機構(gòu)疊加到待控電機轉(zhuǎn)子的三相繞組上，實 現(xiàn)不同的負載條件下能夠輸出不同的補償電壓，使電機功率因數(shù)一直保持在理想的范圍 內(nèi)。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)，首次提出了通過鍵盤和顯示屏設(shè)置補償電壓值，由控制器控制交 交變頻電路輸出補償電壓的波形，在補償變壓器輸出電壓幅值固定的情況下，根據(jù)電機實 際負載情況調(diào)整實際補償電壓。同時，通過此方法，可分別選擇不同的輕載補償電壓和重載 補償電壓，解決了現(xiàn)有進相器在所有工況下只能選擇一種補償電壓的不足。本發(fā)明具有使 補償電壓能根據(jù)工況的改變而改變，提高進相器的整體補償效果，增加進相器的適用范圍 的特點。本發(fā)明主要用于可對各種不同工況下的繞線式異步電機進行可變電壓補償提高電 機功率因數(shù)的進相器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明實施方式示意圖。
[0010] 圖2為補償變壓器原邊電壓示意圖。
[0011] 圖3為補償變壓器次邊電壓示意圖。
[0012] 圖4為輕載時輸出補償電壓的第1種示意圖。
[0013] 圖5為輕載時輸出補償電壓的第2種不意圖。
[0014] 圖6為附加轉(zhuǎn)子側(cè)的補償電壓波形圖。
[0015] 圖7為第1種A相調(diào)壓方法示意圖。
[0016] 圖8為第1種B相調(diào)壓方法示意圖。
[0017] 圖9為第1種C相調(diào)壓方法示意圖。
[0018] 圖10為第2種A相調(diào)壓方法示意圖。
[0019] 圖11為第2種B相調(diào)壓方法示意圖。
[0020] 圖12為第2種C相調(diào)壓方法示意圖。
[0021] 圖13為控制器硬件框圖。

【具體實施方式】
[0022] 如圖1所示，進相器由鍵盤和顯示屏11、電機定子電流變送器12、控制器13、轉(zhuǎn)子 電流傳感器14、觸發(fā)控制電路15、補償變壓器16、交交變頻電路17、進退相機構(gòu)18組成。電 機定子電流變送器12檢測電機運行時的定子電流，轉(zhuǎn)子電流傳感器14檢測電機轉(zhuǎn)子三相 繞組的電流信號，鍵盤和顯示屏11設(shè)置輕載補償電壓值和重載補償電壓值，控制器13根據(jù) 電機定子電流信號和轉(zhuǎn)子電流傳感器信號，輸出控制信號通過觸發(fā)控制電路15,使交交變 頻電路17將經(jīng)補償變壓器16降壓的輔助電源，變換成三相補償電壓，再通過進退相機構(gòu)18 疊加到待控電機轉(zhuǎn)子的三相繞組上。
[0023] 如圖13所示，控制器由第一微處理器CPU1、第二微處理器CPU2、電機定子電流信 號變換電路、電機定子電壓信號變換電路、轉(zhuǎn)子電流幅值信號變換電路、退相信號輸入變換 電路、進相信號輸入變換電路、電機啟動完畢信號輸入變換電路、轉(zhuǎn)子電流相位信號變換電 路、進相輸出信號變換電路、退相輸出信號變換電路、故障退相輸出信號變換電路、與顯示 板的RS232通訊電路、外部RS485通訊電路、同步信號變換電路、觸發(fā)控制信號變換電路組 成。
[0024] 本發(fā)明中，控制器中的電機定子電流變換電路將電機定子電流變送器信號變換成 0-5V信號，送給第一微處理器CPU1，第一微處理器CPUl判定電機處于輕載和重載狀態(tài)，并 將狀態(tài)信號送給第二微處理器CPU2,第二微處理器CPU2可根據(jù)輕重載狀態(tài)輸出不同的晶 閘管控制波形。
[0025] 控制器中的轉(zhuǎn)子電流幅值信號變換電路將電機轉(zhuǎn)子電流傳感器信號變換成0-5V 信號，送給第一微處理器CPU1，第一微處理器CPUl計算出轉(zhuǎn)子電流的大小并將轉(zhuǎn)子電流大 小信息傳給第二微處理器CPU2，轉(zhuǎn)子電流傳感器信號經(jīng)轉(zhuǎn)子電流相位信號變換電路變換成 方波信號送給第二微處理器CPU2,微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)子電流的大小和相位判定每個晶閘管上 的電流大小和方向，改變觸發(fā)控制信號的超前同步信號的時間。
[0026] 控制器中的退相信號輸入變換電路、進相信號輸入變換電路、電機啟動完畢信號 輸入變換電路將進相和退相指令，電機啟動完成信號送給第一微處理器CPU1，第一微處理 器CPUl根據(jù)以上信號發(fā)出控制指令再通過進相、退相輸出信號變換電路，傳給進退相機 構(gòu)，控制進相器的進相和退相動作。
[0027] 通過鍵盤和顯示屏11可以分別設(shè)置輕載補償電壓和重載補償電壓，通過RS232通 訊電路傳送給為處理器CPUl，再通過第一微處理器CPUl和第二微處理器CPU2之間的連接 傳給第二微處理器CPU2,由第二微處理器CPU2輸出晶閘管脈沖控制信號，使交交變頻輸出 不同的電壓波形。實際輸出的補償電壓波形由補償變壓輸出電壓的正負半波疊加而成，其 有效值由補償變壓器輸出電壓的有效值和控制器輸出的控制波形共同決定，當(dāng)需要減小輸 出電壓的有效值時，控制器輸出控制波形使交交變頻電路每輸出η個半波后，使下一個半 波周期內(nèi)三相輸出的半波方向相同，則輸出電壓的有效值相當(dāng)于原來的η/(η+1)，通過此方 法即可以減小輸出電壓。
[0028] 如圖2至圖6所示，輔助電源經(jīng)補償變壓器16和交交變頻電路17后變換成相應(yīng) 的電壓附加到轉(zhuǎn)子繞組上，輔助電源波形1經(jīng)降壓變壓器后，幅值降低。當(dāng)待控電機運行在 輕載狀態(tài)時，附加在待控電機繞組上的電壓方向不變，當(dāng)附加電壓為正時，波形由補償變壓 器輸出電壓波形2的正半波疊加而成，如圖中的波形3 ;當(dāng)附加電壓為負時，波形由補償變 壓器輸出電壓波形2的負半波疊加而成，如圖中的波形4。當(dāng)電機運行在重載狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子 補償電壓6分別由補償變壓器輸出波形的正和負半波組成，正負半波切換的頻率與轉(zhuǎn)子電 流5相同，轉(zhuǎn)子補償電壓的基波7相位滯后轉(zhuǎn)子電流90度。
[0029] 如圖7至圖12所示，輸出波形由補償變壓器波形的正負半波疊加而成，因 補償變壓器輸出電壓幅值確定，所以組成輸出波形的半波的幅值不能改變，當(dāng)控制器 通過改變控制信號時，可使交交變頻電路每輸出η個補償變壓器補償電壓的半波后， 輸出一個三相波形相同半波波形，即在第η+1個半波周期內(nèi)，電機轉(zhuǎn)子三相上同時輸 出正向半波或同時輸出負向半波，因三相上附加波形的電壓大小和方向完全一致，則 此半波周期內(nèi)三相之間的電壓一直為〇,相當(dāng)于在此半波周期內(nèi)轉(zhuǎn)子三相繞組上的補 償電壓全部為0,假定補償變壓器輸出電壓有效值為U，則此時補償電壓的有效值為 U，即輸出電壓的有效值減小。改變η值的大小，即可改變輸出電壓的有效值，即通過 ti + 1 改變控制器輸出控制信號，就可以在輸出補償變壓器輸出固定電壓的情況下，輸出不同的 補償電壓。輸出的補償電壓可與隨η值的改變而改變，而不受補償變壓器輸出電壓制約。
【權(quán)利要求】
1. 一種自動調(diào)壓的進相器，包括鍵盤和顯示屏、電機定子電流變送器、控制器、轉(zhuǎn)子電 流傳感器、觸發(fā)控制電路、補償變壓器、進退相機構(gòu)；其特征在于：所述電機定子電流變送 器與待控電機的定子電流線圈連接；所述轉(zhuǎn)子電流傳感器與待控電機的三相繞組的轉(zhuǎn)子電 流線圈連接；還包括交交變頻電路，該交交變頻電路與所述補償變壓器次邊、觸發(fā)控制電路 和進退相機構(gòu)連接，補償變壓器的原邊與輔助電源連接，進退相機構(gòu)與待控電機連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)壓的進相器，其特征在于：所述的補償變壓器原 邊只有一組觸頭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自動調(diào)壓的進相器，其特征在于：所述控制器的第 一微處理器（CPU1)分別與電機定子電流信號變換電路、電機定子電壓信號變換電路、轉(zhuǎn)子 電流幅值信號變換電路、退相信號輸入變換電路、進相信號輸入變換電路、電機啟動完畢信 號輸入變換電路、轉(zhuǎn)子電流相位信號變換電路、進相輸出信號變換電路、退相輸出信號變換 電路、故障退相輸出信號變換電路、與顯示板的RS232通訊電路、外部RS485通訊電路連接； 第二微處理器（CPU2)分別與轉(zhuǎn)子電流相位信號變換電路、同步信號變換電路、觸發(fā)控制信 號變換電路連接；第一微處理器（CPU1)和第二微處理器（CPU2)連接。
【文檔編號】H02P27/04GK104426456SQ201310411349
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】趙世運, 王敏化, 鄧福能, 許勝耀, 李寧麗, 路寧, 盧飛 申請人:萬洲電氣股份有限公司