專利名稱：高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種同步電機(jī)的勵磁裝置。
目前同步電動機(jī)在工業(yè)企業(yè)中大量使用，它是化肥、石化、機(jī)械、冶金建材、制藥、煤氣和自來水等行業(yè)中的重要動力設(shè)備，而這些使用中的同步電機(jī)損壞主要是由于與之配套的勵磁裝置性能太差所至，目前使用的勵磁柜，四十年來一貫制采用線性轉(zhuǎn)換技術(shù)，頻率較低，柜體笨重，性能極差，效率太低，耗能太大和升溫高等因素，因此造成工作頻率處于噪聲區(qū)，運(yùn)行不穩(wěn)。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種能耗低，運(yùn)行可靠的高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜。
本實(shí)用新型是用如下方式完成的高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜，它包括整流濾波電路，接于整流濾波電路的全橋逆變電路輸出經(jīng)整流濾波電路和滅磁回路接同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，全橋逆變電路由主控電路輸出的控制信號控制，投勵控制電路經(jīng)取樣電阻Rx接同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，投勵控制電路輸出控制信號控制同步電機(jī)主電源開關(guān)的合閘回路。全橋逆變電路是由可控通斷的絕緣柵雙極型晶體管T1、T2、T3、T4組成，在每個可控通斷的絕緣柵雙極型晶體管的集電極與發(fā)射極上并聯(lián)有續(xù)流二極管，其基極接主控電路輸出的控制信號。主控電路是由集成電路(UPC494)IC2的輸入端接采樣電路和保護(hù)電路，集成電路IC2的輸出端分別接二個開關(guān)三極管的基極，經(jīng)二個變壓器B3、B4輸出四路控制信號。投勵電路是由集成放大電路IC5組成的整形電路接受同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的電信號后，輸出經(jīng)與門IC4輸入至單穩(wěn)電路IC6和經(jīng)非門IC8至與門IC9，單穩(wěn)電路IC6的輸入和輸出接與門IC4構(gòu)成頻率檢測電路輸出至單穩(wěn)延時電路IC7再輸入至與門IC9，與門IC9輸出接開關(guān)管TR的基極，開關(guān)管TR的集電極串接繼電器TL，繼電器TL的常開接點(diǎn)接至開關(guān)合閘回路。
本實(shí)用新型高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜由于采主控電路控制可控通斷的絕緣柵雙極型晶體管組成全橋逆變電路調(diào)節(jié)勵磁電流，故其體積小、重量輕，其全橋逆變頻率達(dá)20KHZ，噪音低，溫升小，整機(jī)裝置的效率可這85％以上，并無需任何附加散熱設(shè)備，該勵磁柜運(yùn)行穩(wěn)定，可靠，穩(wěn)壓范圍廣，方便維修，與老式勵磁柜相比，其節(jié)電可達(dá)30％-60％，它具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，它是一種較理想的同步電機(jī)勵磁柜。


圖1是本實(shí)用新型電路原理圖。
圖2是本實(shí)用新型投勵電路原理圖。
圖3是本實(shí)用新型主控電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型失步保護(hù)電路原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明本實(shí)用新型高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜可適用于同步電動機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。當(dāng)用于同步電動機(jī)時，合上同步電動機(jī)電源回路主開關(guān)時，同步電動機(jī)進(jìn)入異步起動過程，勵磁繞組有正負(fù)交變感應(yīng)電壓，在此過程中，投勵電路通過檢測電路對電機(jī)進(jìn)行檢測，當(dāng)電機(jī)進(jìn)入亞同步時，投勵電路動作，電網(wǎng)電源通過整流濾波電路后得到直流電源，然后經(jīng)全橋逆變電路得到20KHZ交變電壓，再經(jīng)整流濾波得到直流電源供同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁電流。當(dāng)作為同步發(fā)電機(jī)的勵磁電源時，只需將投勵電路的檢測電路另接于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路輸出端即可。
如圖1所示，合上開關(guān)K后，當(dāng)電機(jī)定子回路電源開關(guān)合上時，繼電器HZJ接點(diǎn)，主開關(guān)輔助接點(diǎn)DLJ同時閉合，同步電動機(jī)TD進(jìn)入異步起動過程，接觸器CJ3線圈通電，勵磁繞組有感應(yīng)電壓產(chǎn)生，通過接點(diǎn)CJ3和電阻Rf，得到交變感應(yīng)電流，此時投勵電路通過電阻Rx對電機(jī)感應(yīng)電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)電機(jī)達(dá)到亞同步時，投勵電路動作，繼電器TL常開接點(diǎn)閉合，繼電器TLJ吸合，接觸器CJ1和CJ2隨后吸合，CJ3打開，異步起動過程完畢，電機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，此時電網(wǎng)電源經(jīng)接觸器CJ1接點(diǎn)，通過整流橋ZL1，以及濾波電容C1和C2直接整流濾波后獲得直流電源，提供給金橋逆變電路，全橋逆變電路由開關(guān)管T1、T2、T3、T4及分別對應(yīng)并聯(lián)二極管D1、D2、D3、D4，變壓器B2的初級串接電容C3作為全橋逆變電路的負(fù)載。全橋逆變電路的開關(guān)管T1、T2、T3、T4是可控通斷絕緣柵雙極型晶體管，其控制極基極分別串接主控電路的輸出端，主控制電路輸出兩組脈寬可變、相位相差180°的脈沖信號P1、P2、P3、P4分別控制T1、T2、T3、T4管的開通與關(guān)斷，由T1、T4管與T2、T3管交換導(dǎo)通得到20KHZ交變電壓，變壓器B2的次級串接二極管D5和D6構(gòu)成整流回路經(jīng)電感L濾波，得到直流電源，再經(jīng)接觸器接點(diǎn)CJ2和CJ3組成的滅磁回路接同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組。主控制電路如圖3所示，它是由集成電路(UPC494)IC2的14腳輸出的+5V基準(zhǔn)電壓，經(jīng)電阻R22、R23分壓后提供給IC2的2腳送入IC2的誤差放大器的負(fù)輸入端，由采樣電路R6、W、R7串聯(lián)分壓輸入至IC2的A端(即1腳)，送入至IC2的誤差放大器的正輸入端，采樣電壓信號與基準(zhǔn)電壓信號在IC2的誤差放大器里進(jìn)行比較放大，輸出誤差電壓，根據(jù)誤差的大小，改變IC2輸出驅(qū)動脈沖的寬度，從而改變他激變換器的脈沖寬度，而得到不同的輸出電壓。電阻R17串接R20分壓供給IC2的4腳一個固定電壓，確定死區(qū)的時間，保證開關(guān)管T1、T4與T2、T3不會有共同導(dǎo)通時間，IC2的3腳接電容C3、C4和電阻，用于消振校正用。IC2的輸出端8腳和11腳輸出分別接開關(guān)管T5和T6的基極，開關(guān)管T5和T6的集電極分別串接變壓器B3和B4的初級線圈，B3和B4的次級分別有兩組繞組輸出控制信號P1、P4和P3、P2兩組相位相差180°的脈沖信號接開關(guān)管T1、T4和T3、T2的控制極。投勵電路如圖2所示，它是由穩(wěn)壓管DW、電阻R7、R8及二極管D2和集成運(yùn)算放大器IC5(LM393)組成整形電路，對經(jīng)由Rx檢測到的電機(jī)勵磁繞組的交變電壓信號進(jìn)行整形得到頻率變化的矩形波，由電阻R15、R14，電容C1和非門IC3(40106)組成閉路環(huán)節(jié)，當(dāng)HZJ吸合時，IC3輸入電位由高電位變成低電位，經(jīng)IC3非門變成高電位輸入至與門IC4(4071)。解除投勵電路閉鎖，整形電路輸出的矩形波信號經(jīng)與門IC4輸入至由單穩(wěn)集成電路IC6(4538)和電容C21及電阻R30及與門IC42(4071)構(gòu)成頻率檢測電路，檢測頻率后輸入至由單穩(wěn)集成電路IC7(4538)及電容C31及電阻R31構(gòu)成的延時電路后，經(jīng)與門IC9(4071)輸出至開關(guān)管TR的基極，整形后的矩形波經(jīng)非門IC8(40106)輸入至與門IC9，繼電器TL線圈串接開關(guān)管TR的集電極。投勵電路檢測判別同步電機(jī)頻率的工作過程是經(jīng)IC4整形輸出的交變矩形波隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，其頻率越來越小，當(dāng)交變矩形波的周期大于頻率檢測電路IC6的設(shè)定時間，IC6的Q端，才輸出高電平，反之則輸出低電平，IC6的設(shè)定時間為0.3秒至0.5秒。當(dāng)IC6輸出高電位與IC42與門后輸出高電位，經(jīng)單穩(wěn)延時電路進(jìn)行延時輸出一個寬脈沖至與門IC9，同時IC4整形輸出的交變矩形波經(jīng)IC8非門后輸入至與門IC9，在非門IC8輸出的交變矩形波的高電位時，與門IC9輸出高電位至開關(guān)管TR的基極，TR導(dǎo)通，TL吸合，其接點(diǎn)TL至合閘控制回路，投勵過程完畢。
保護(hù)回路設(shè)置有過流保護(hù)，過壓保護(hù)，失步保護(hù)。過流保護(hù)如圖1、圖3所示，從變流器TEST輸出檢測電壓信號至主控制回路的BC兩端當(dāng)BC兩端電壓增加時，輸入至IC2的5、6腳，使IC2的控制放大器輸出電壓升高，使IC2輸出的脈沖寬度大大減小，限制了電流的上升。過壓保護(hù)如圖1、圖3所示，從D點(diǎn)接至穩(wěn)壓二極管DW1分壓接可控硅KG的控制極，當(dāng)電壓升高后，DW1擊穿，KG導(dǎo)通，使開關(guān)管T導(dǎo)通，使IC2的4腳電位升高，使電源關(guān)斷。失步保護(hù)如圖1、圖4所示，從Rx測取的勵磁電壓，經(jīng)G點(diǎn)至主控制電路F點(diǎn)，即經(jīng)穩(wěn)壓管DW2，電阻R35，電容C9，電阻R36，電容C10至運(yùn)算放大器IC10的負(fù)端，當(dāng)電壓低于電阻R26串接電位器W分壓輸出至IC10正端電壓時，表明電機(jī)失步，IC10輸出高電位至開關(guān)管T7基極，T7導(dǎo)通，串接其集電極的繼電器TZ吸合，其常開接點(diǎn)TZJ閉合至主回路開關(guān)跳閘回路，保護(hù)電機(jī)。
權(quán)利要求1.一種高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜，它包括整流濾波電路，其特征是接于整流濾波電路的全橋逆變電路輸出經(jīng)整流濾波電路和滅磁回路接同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，全橋逆變電路由主控電路輸出的控制信號控制，投勵控制電路經(jīng)取樣電阻Rx接同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，投勵控制電路輸出控制信號控制同步電機(jī)主電源開關(guān)的合閘回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所速高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜，其特征在于全橋逆變電路是由可控通斷的絕緣柵雙極型晶體管T1、T2、T3、T4組成，在每個可控通斷的絕緣柵雙極型晶體管的集電極與發(fā)射極上并聯(lián)有續(xù)流二極管，其基極接主控電路輸出的控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜，其特征在于主控電路是由集成電路(UPC494)IC2的輸入端接采樣電路和保護(hù)電路，集成電路IC2的輸出端分別接二個開關(guān)三極管的基極，經(jīng)二個變壓器B3、B4輸出四路控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效節(jié)能同步電機(jī)勵磁柜，其特征在于投勵電路是由集成放大電路IC5組成的整形電路接受同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的電信號后，輸出經(jīng)與門IC4輸入至單穩(wěn)電路IC6和經(jīng)非門IC8至與門IC9，單穩(wěn)電路IC6的輸入和輸出接與門IC4構(gòu)成頻率檢測電路輸出至單穩(wěn)延時電路IC7再輸入至與門IC9，與門IC9輸出接開關(guān)管TR的基極，開關(guān)管TR的集電極串接繼電器TL，繼電器TL的常開接點(diǎn)接至開關(guān)合閘回路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及同步電機(jī)勵磁裝置，它解決了現(xiàn)有勵磁裝置穩(wěn)定性差、故障多的問題，它是由整流濾波電路經(jīng)全橋逆變電路再經(jīng)整流濾波電路和來磁電路至電機(jī)勵磁繞組，由主控制電路輸出四個控制信號分別控制全橋逆變電路的四個開關(guān)管，投勵電路檢測勵磁繞組電壓信號輸出投勵控制信號至主開關(guān)合閘回路。它具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)能，適用于各類同步電機(jī)勵磁使用。
文檔編號H02P1/16GK2262306SQ9623448
公開日1997年9月10日 申請日期1996年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月27日
發(fā)明者邱進(jìn), 韋偉平 申請人:韋偉平, 邱進(jìn)