[發明專利]交流電動機伺服間斷供電變功率節能方法

無效

• 申請號: 201310241220.9
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN104242737A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 張順利;張麗霞
• 申請（專利權）人: 張順利;張麗霞
• 主分類號: H02P5/74
• 分類號: H02P5/74;H02P25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及在不變速前提下變化交流電動機輸出功率，針對皮帶運輸機等需要等速運行且負載的變化的設備節能。??

背景技術

在礦山冶金等行業生產中，皮帶輸送機是一種重要機械。目前皮帶機系統運行效率低下、能源浪費嚴重等問題并未得到根本性轉變，皮帶機系統效率低下的原因主要是由于使用低效電動機造成的，具體而言，就是負荷特性與電動機輸出的轉矩特性不匹配所致，也就是說，當負荷較小時，電動機帶著低負荷運行，效率低下。只有當負荷與電機額定輸出功率基本匹配時，電機才能高效率運轉。皮帶機在設計時，一般都按照所能承載的最大運輸量來考慮，而選擇與之匹配的減速機和電動機的原則是等級靠大不靠小。而且由于皮帶機系統是慣性力矩較大的機械設備，其托輥多且皮帶長，啟動時需要較大的輸入功率。在電動機選型時需要選擇額定功率較大的電動機，一般需要考慮?20%?的功率富余量。而當啟動完成后，正常運行時負荷功率一般都小于啟動功率，使電動機大部分時間處于輕載狀態，輸出效率較低；此外，皮帶機運行時負載變化很大。以上這些因素，都使皮帶機電動機輸出的功率因數低，不僅自身效率低下，也使供電電路消耗大量的無功功率；?

目前在港口等行業皮帶機節能有采用增減電機運行技術。即根據皮帶機所承載負荷量自動改變驅動的電動機數量，從而實現節能。（《港口皮帶機節能研究與設計》武漢理工大學碩士學位論文，作者：何季平2009.5.1，http://www.doc88.com/p-599933144054.html）增減電機運行技術存在以下不足：一是只適合多驅動滾筒大型皮帶機。二是不能根據實際負荷變化實現輸出功率多級或無級變化。三是只根據電流電壓的變化來判定工況，不能根據實際運行需要隨時改變合適需求的功率。?

發明內容

本發明為了克服增減電機運行技術只適合多驅動滾筒大型皮帶機；不能根據實際負荷變化實現輸出功率多級或無級變化；只根據電流電壓的變化來判定工況，不能根據實際運行需要隨時改變合適需求的功率等技術缺陷，及目前單電機皮帶機廣泛使用的狀況，本發明提供即適用于單電機驅動也適用于多電機驅動情況，根據設備負載變化伺服無級改變電動機輸出功率，達到節能目的的方法。本發明不僅適用于皮帶機，也適合其他需要等速運行且負載的變化的設備；?

本發明解決其技術問題所采用的技術方法是：對電機輸出軸軸功率、運行速度、電壓和電流實施在線實時監測，其各信號經傳感器被輸送到計算機控制器，計算機控制器通過分析判斷出皮帶機的運行狀態，發出調整電機輸出功率的單路或多路控制信號。控制信號被輸送至雙向可控硅控制端，通過控制雙向可控硅通斷完成改變交流電動機輸出功率的目的；

本發明改變交流電動機輸出功率具體方法：在電機啟動一定時間后通過對電動機間隔通斷電的方式改變電動機輸出功率，即在有控制電平信號時雙向可控硅處于導通狀態，電機處于工作狀態，電機向外輸出功率，在無信號時雙向可控硅處于截止狀態，電機處于無電供應，靠系統慣性旋轉，旋轉慣性轉變為扭矩輸出。在一定時間內無信號時交流可控硅處于截止狀態比例時間越長，電機通電時間越短，消耗功率越低。通過調整雙向可控硅通斷時間比例即可達到無極調整電機功率的目的。

[0004]?由于不是改變交流頻率只要在轉動慣量允許的情況下（必要時可增大系統轉動慣量）不會影響設備運行狀況，且是在電機啟動一定時間后電機處于轉動狀態，通斷電不會對電機造成沖擊。本方法適合單電機驅動設備，對于多電機驅動的設備采取多路控制合理搭配；?

本發明相對增減電機運行技術電機輸出功率更加貼近設備實際需要功率，在一定范圍內可以達到無極調節電機輸出功率，節能效果更加顯著；

附圖1說明：附圖1為三相交流異步電機伺服改變間斷供電頻率變功率雙電機系統示意圖。圖中1.計算機控制器，2.?計算機控制器顯示屏，3.?計算機控制器輸入鍵盤，4.三相交流電源，5.A電機電壓、電流傳感器，6.?A電機雙向可控硅控制器，7.A電機，8.?A電機轉速傳感器，9.?A電機扭矩傳感器，10.?A電機扭矩儀，11.?B電機電壓、電流傳感器，12.?B電機雙向可控硅控制器，13.B電機，14.B電機轉速傳感器,15.B電機扭矩傳感器，16.?B電機扭矩儀

具體實施方式：在附圖1中當設備啟動電器向A、B電機（7）（13）的三相電源（4）供電時，A、B電機雙向可控硅控制器（6）（12）處于導通狀態，A、B電機（7）（13）開始啟動，待一定時間A、B電機（7）（13）運轉平穩后，計算機控制器（1）開始對從A電機電壓、電流傳感（5）、A電機轉速傳感器（8）、?A電機扭矩傳感器（9）、B電機電壓、電流傳感器（11）、B電機轉速傳感器（14）、B電機扭矩傳感器（15）傳送的信息進行分析判斷，若設備運行總功率（扭矩）小于A電機（7）的額定功率，則向B電機雙向可控硅控制器（12）發出關斷信號，同時向A電機雙向可控硅控制器（6）發出經過計算得到的一定頻率間隔的通斷信號，使A電機（7）的輸出功率（扭矩）和設備實際需要功率（扭矩）相匹配，同時根據各信號源變化情況，不斷調整通斷信號間隔分配，以適應設備載荷變化。若設備運行總功率（扭矩）大于A電機（7）的額定功率，則向A電機雙向可控硅控制器（6）發出全通信號，同時向B電機雙向可控硅控制器（12）發出經過計算得到的一定頻率間隔的通斷信號，使A電機（7）和B電機（13）總輸出功率（扭矩）和設備實際需要功率（扭矩）相匹配，同時根據各信號源變化情況，不斷調整通斷信號間隔分配，以適應設備載荷變化。對于單電機驅動和多電機驅動以此原理進行。