專(zhuān)利名稱(chēng)：高效感應(yīng)式交流變頻機(jī)的制作方法
一種旋轉(zhuǎn)交流變頻機(jī)裝置，屬電學(xué)頻率變換技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的同步變頻機(jī)，一般由同軸連接的同步電動(dòng)機(jī)和同步發(fā)電機(jī)各一臺(tái)組成，前者將f1頻率的交流電能全額變換為機(jī)械能，后者將該機(jī)械能全額變換為f2頻率的交流電能，由于經(jīng)過(guò)二次全額的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，所以損耗較大，機(jī)組的能量變換總效率降低，且機(jī)組體積大、耗材多、轉(zhuǎn)速高、造價(jià)貴;用靜止式電子逆變器變換頻率，雖然能量損耗小，但其過(guò)載能力低、功率容量小、交流電的波形差、提供無(wú)功電流困難。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種由感應(yīng)電機(jī)作主機(jī)，配以輔(電)機(jī)和機(jī)械連接器構(gòu)成的能量轉(zhuǎn)換效率高、功率容量大、波形好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)變頻機(jī)。
本發(fā)明的原理是用線繞式感應(yīng)電機(jī)作變頻主機(jī)1，它與另一電機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)輔機(jī)2)經(jīng)機(jī)械連接器3聯(lián)軸驅(qū)動(dòng)構(gòu)成變頻機(jī)主體，完成變頻功能。在變頻過(guò)程中，輸入主機(jī)1一次側(cè)的f1頻率電能與其二次側(cè)輸出的f2頻率電能間的變換是直接由感應(yīng)而不是經(jīng)由機(jī)電能量轉(zhuǎn)換這一循環(huán)形成的，僅僅占總變頻能量中一小部分的、經(jīng)由輔機(jī)2的變換的能量經(jīng)由機(jī)電能量變換，所以裝置的總能量變換效率明顯提高。忽略損耗，其轉(zhuǎn)換能量與頻率變換間有如下關(guān)系f2＝f1±np1/60PⅡ＝PⅠ±Pm(PI)/(f1) = (PⅡ)/(f2)式中f1為裝置輸入電源頻率(赫茲)
f2為裝置輸出交流頻率(赫茲)，n為主機(jī)1的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)，p1為主機(jī)1的極對(duì)數(shù)，PⅠ為輸入主機(jī)一次側(cè)的電能(瓦)，PⅡ?yàn)橹鳈C(jī)二次側(cè)輸出的電能(瓦)，Pm為進(jìn)/出輔機(jī)的機(jī)械能(瓦)。
以下將結(jié)合附圖敘述
具體實(shí)施例方式

圖1感應(yīng)式變頻機(jī)方框圖;
圖2用直流電機(jī)作輔機(jī)的感應(yīng)式變頻機(jī)方框圖。
圖1中，1為主機(jī)，系線繞式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，W1、W2分別為其一次側(cè)和二次側(cè)，p1是主機(jī)極對(duì)數(shù)。2為輔機(jī)，它可以是交流或直流電機(jī)，圖1為交流電機(jī)(包括鼠籠電機(jī)和同步電機(jī))。3是主機(jī)與輔機(jī)連接用的機(jī)械連接器，可以是聯(lián)軸器，也可以是變速器。2的電樞由輸入電源f1供電，如果2為同步電機(jī)，還需增加整流器4，4也由f1電源的一相或多相供電，然后輸出直流供給2的勵(lì)磁電能。若f2＜f1，即裝置為降頻機(jī)時(shí)，不管是鼠籠電機(jī)還是同步電機(jī)2都工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，此時(shí)2的電樞可以接輸入電源f1，把由1輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊祷毓╇娫?，也可以?的輸出端，與主機(jī)1的二次側(cè)共同向外供電，把該機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閒2頻率的電能，只要1的W2繞組和2的電樞具有相同的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，二者可以并聯(lián)向負(fù)載供電。
如果2為直流電機(jī)，且f2＞f1(裝置為升頻機(jī)時(shí))，其接法與2為同步電動(dòng)機(jī)時(shí)相近，即必須增加整流器4，4的輸出分別向2的電樞和勵(lì)磁繞組供電。若f2＜f1，則2成為發(fā)電機(jī)，這時(shí)還需增加直/交逆變器5，以便將直流電能逆變?yōu)閒2的交流電能輸出，見(jiàn)圖2。
如果輔機(jī)2為可調(diào)速電機(jī)，或者通過(guò)以調(diào)速變速器構(gòu)成的3進(jìn)行調(diào)速，以改變主機(jī)轉(zhuǎn)速n的值，增加相應(yīng)的調(diào)速控制器，那么本變頻機(jī)裝置就成為一種由固定頻率f1電源供電的變壓變頻電源裝置(VVVF電源)。
本發(fā)明裝置的輸入可以按任意相數(shù)的輸入電源設(shè)計(jì)制造，輸出相數(shù)可以與輸入相同，也可以與輸入不同，只要能在主機(jī)中形成共同的統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。主機(jī)1與輔機(jī)2可以按裝在同一機(jī)殼內(nèi)，也可以由各獨(dú)立電機(jī)構(gòu)成安裝在同一機(jī)座上。
本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率高，這是因?yàn)樵陬l率變換過(guò)程中，一部或大部電能直接由感應(yīng)作用變?yōu)榱硪活l率的電能而不必經(jīng)過(guò)機(jī)械能這一中間環(huán)節(jié)，故能量損耗很小，其能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)高于同步變頻機(jī)。由于主機(jī)為感應(yīng)式電機(jī)，其造價(jià)比同功率的同步發(fā)電機(jī)低，由于輔機(jī)只承擔(dān)總變換功率中的一部或小部，所以其功率、體積、成本都比同步變頻機(jī)中的同步電動(dòng)機(jī)低得多。本發(fā)明裝置保留了電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，所以與電子逆變器相比，具有功率容量大、過(guò)載能力強(qiáng)、牢固可靠、交流電的波形好，且可提供無(wú)功功率，吸收逆功率等諸多優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)式交流變頻機(jī)裝置，其特征是它由一繞線式感應(yīng)電機(jī)作主機(jī)1、另一電機(jī)作輔機(jī)2、機(jī)械連接器3組成并安裝于同一機(jī)座上，主機(jī)1的一次側(cè)W1繞組和輔機(jī)2與f1頻率的多相輸入電源電氣連接，1的二次側(cè)繞組W2作為主輸出繞組可輸出f2頻率的多相電能。
2.按權(quán)利要求1所述的變頻機(jī)裝置，其特征是當(dāng)輔機(jī)2為交流鼠籠感應(yīng)電機(jī)，裝置為降頻機(jī)時(shí)，輔機(jī)2可連接到裝置的輸入電源端，也可連接到裝置的輸出端，與主機(jī)1的二次側(cè)共同向外供電。
3.按權(quán)利要求1所述的變頻機(jī)裝置，其特征是當(dāng)輔機(jī)2為交流同步電機(jī)時(shí)，增加整流器4，2的電樞直接與f1頻率的多相輸入電源電氣連接，2的勵(lì)磁繞組接4的直流輸出端，4的交流輸入端接輸入電源的一相或多相，當(dāng)裝置為降頻機(jī)時(shí)，2的電樞也可接裝置的輸出端。
4.按權(quán)利要求1所述的變頻機(jī)裝置，其特征是當(dāng)輔機(jī)2為直流電機(jī)時(shí)，有整流器4，當(dāng)裝置為升頻機(jī)時(shí)，直流電機(jī)的電樞和勵(lì)磁繞組分別接到4的直流輸出端，4的交流輸入端接輸入電源的一相或多相，當(dāng)裝置為降頻機(jī)時(shí)，還需增加直流/交流逆變器5，2的電樞接5的直流輸入端，5的交流輸出端接f2頻率交流電源。
5.按權(quán)利要求1所述的變頻機(jī)裝置，其特征是輔機(jī)2為可調(diào)速電機(jī)，或者機(jī)械連接器3為調(diào)速變速器，另外還有兩者都各自有相應(yīng)的調(diào)速控制器以具有VVVF電源的功能。
6.按權(quán)利要求2、3、4、5所述的變頻機(jī)裝置，其特征是輔機(jī)2與主機(jī)1的機(jī)械連接器可以是聯(lián)軸器，也可以是變速器，主機(jī)1和輔機(jī)2可以安裝在公共機(jī)架上，也可以安裝在同一殼體內(nèi)。
全文摘要
一種感應(yīng)式變頻機(jī)，由感應(yīng)式線繞電機(jī)作主機(jī)，交流或直流電機(jī)作輔機(jī)和機(jī)械連接器構(gòu)成。該機(jī)從根本上改革了同步變頻機(jī)的機(jī)電能量變換機(jī)制，使部分或大部電能不經(jīng)機(jī)械能這一環(huán)節(jié)而直接變?yōu)榱硪活l率的電能，因此其能量轉(zhuǎn)換效率(約為93％)比同步變頻機(jī)高，而體積、耗材、造價(jià)都有所降低。本機(jī)保留了電機(jī)的許多優(yōu)點(diǎn)，因此比電子逆變頻器功率容量大、過(guò)載能力強(qiáng)、波形好，且可提供無(wú)功功率、吸收逆功率。是構(gòu)成容量從幾千瓦到萬(wàn)千瓦電制變換、VVVF電源的實(shí)用裝置。
文檔編號(hào)H02M5/32GK1061684SQ9010298
公開(kāi)日1992年6月3日 申請(qǐng)日期1990年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月15日
發(fā)明者於岳亮, 於宙 申請(qǐng)人:於岳亮, 於宙