交流電動機(jī)伺服間斷供電變功率節(jié)能方法
【專利摘要】一種交流電動機(jī)伺服間斷供電變功率節(jié)能方法，在方法中電壓、電流、轉(zhuǎn)速、扭矩信號傳送到計算機(jī)控制器，再通過雙向可控硅控制器控制交流電動機(jī)，其特征是利用設(shè)備慣性通過控制對交流電動機(jī)間隔通斷電時間分配改變交流電動機(jī)輸出功率。適用于單電機(jī)驅(qū)動和多電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備。不僅適用于皮帶機(jī)，也適用其他需要等速運(yùn)行且負(fù)載的變化的設(shè)備。
【專利說明】交流電動機(jī)伺服間斷供電變功率節(jié)能方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在不變速前提下變化交流電動機(jī)輸出功率，針對皮帶運(yùn)輸機(jī)等需要等速運(yùn)行且負(fù)載的變化的設(shè)備節(jié)能。

【背景技術(shù)】
[0002]在礦山冶金等行業(yè)生產(chǎn)中，皮帶輸送機(jī)是一種重要機(jī)械。目前皮帶機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率低下、能源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題并未得到根本性轉(zhuǎn)變，皮帶機(jī)系統(tǒng)效率低下的原因主要是由于使用低效電動機(jī)造成的，具體而言，就是負(fù)荷特性與電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩特性不匹配所致，也就是說，當(dāng)負(fù)荷較小時，電動機(jī)帶著低負(fù)荷運(yùn)行，效率低下。只有當(dāng)負(fù)荷與電機(jī)額定輸出功率基本匹配時，電機(jī)才能高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。皮帶機(jī)在設(shè)計時，一般都按照所能承載的最大運(yùn)輸量來考慮，而選擇與之匹配的減速機(jī)和電動機(jī)的原則是等級靠大不靠小。而且由于皮帶機(jī)系統(tǒng)是慣性力矩較大的機(jī)械設(shè)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(jī)選型時需要選擇額定功率較大的電動機(jī)，一般需要考慮20%的功率富余量。而當(dāng)啟動完成后，正常運(yùn)行時負(fù)荷功率一般都小于啟動功率，使電動機(jī)大部分時間處于輕載狀態(tài)，輸出效率較低；此外，皮帶機(jī)運(yùn)行時負(fù)載變化很大。以上這些因素，都使皮帶機(jī)電動機(jī)輸出的功率因數(shù)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(yè)皮帶機(jī)節(jié)能有采用增減電機(jī)運(yùn)行技術(shù)。即根據(jù)皮帶機(jī)所承載負(fù)荷量自動改變驅(qū)動的電動機(jī)數(shù)量，從而實現(xiàn)節(jié)能。(《港口皮帶機(jī)節(jié)能研究與設(shè)計》武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，作者:何季平 2009.5.1, http://www.doc88.com/p-599933144054.html)增減電機(jī)運(yùn)行技術(shù)存在以下不足:一是只適合多驅(qū)動滾筒大型皮帶機(jī)。二是不能根據(jù)實際負(fù)荷變化實現(xiàn)輸出功率多級或無級變化。三是只根據(jù)電流電壓的變化來判定工況，不能根據(jù)實際運(yùn)行需要隨時改變合適需求的功率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服增減電機(jī)運(yùn)行技術(shù)只適合多驅(qū)動滾筒大型皮帶機(jī)；不能根據(jù)實際負(fù)荷變化實現(xiàn)輸出功率多級或無級變化；只根據(jù)電流電壓的變化來判定工況，不能根據(jù)實際運(yùn)行需要隨時改變合適需求的功率等技術(shù)缺陷，及目前單電機(jī)皮帶機(jī)廣泛使用的狀況，本發(fā)明提供即適用于單電機(jī)驅(qū)動也適用于多電機(jī)驅(qū)動情況，根據(jù)設(shè)備負(fù)載變化伺服無級改變電動機(jī)輸出功率，達(dá)到節(jié)能目的的方法。本發(fā)明不僅適用于皮帶機(jī)，也適合其他需要等速運(yùn)行且負(fù)載的變化的設(shè)備；
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方法是:對電機(jī)輸出軸軸功率、運(yùn)行速度、電壓和電流實施在線實時監(jiān)測，其各信號經(jīng)傳感器被輸送到計算機(jī)控制器，計算機(jī)控制器通過分析判斷出皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出調(diào)整電機(jī)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(jī)輸出功率的目的；
本發(fā)明改變交流電動機(jī)輸出功率具體方法:在電機(jī)啟動一定時間后通過對電動機(jī)間隔通斷電的方式改變電動機(jī)輸出功率，即在有控制電平信號時雙向可控硅處于導(dǎo)通狀態(tài)，電機(jī)處于工作狀態(tài)，電機(jī)向外輸出功率，在無信號時雙向可控娃處于截止?fàn)顟B(tài)，電機(jī)處于無電供應(yīng)，靠系統(tǒng)慣性旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)慣性轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ剌敵?。在一定時間內(nèi)無信號時交流可控硅處于截止?fàn)顟B(tài)比例時間越長，電機(jī)通電時間越短，消耗功率越低。通過調(diào)整雙向可控硅通斷時間比例即可達(dá)到無極調(diào)整電機(jī)功率的目的。
[0004]由于不是改變交流頻率只要在轉(zhuǎn)動慣量允許的情況下(必要時可增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量)不會影響設(shè)備運(yùn)行狀況，且是在電機(jī)啟動一定時間后電機(jī)處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，通斷電不會對電機(jī)造成沖擊。本方法適合單電機(jī)驅(qū)動設(shè)備，對于多電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備采取多路控制合理搭配；
本發(fā)明相對增減電機(jī)運(yùn)行技術(shù)電機(jī)輸出功率更加貼近設(shè)備實際需要功率，在一定范圍內(nèi)可以達(dá)到無極調(diào)節(jié)電機(jī)輸出功率，節(jié)能效果更加顯著；
附圖1說明:附圖1為三相交流異步電機(jī)伺服改變間斷供電頻率變功率雙電機(jī)系統(tǒng)示意圖。圖中1.計算機(jī)控制器，2.計算機(jī)控制器顯示屏，3.計算機(jī)控制器輸入鍵盤，4.三相交流電源，5.A電機(jī)電壓、電流傳感器，6.A電機(jī)雙向可控娃控制器，7.A電機(jī)，8.A電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，9.A電機(jī)扭矩傳感器，10.A電機(jī)扭矩儀，11.B電機(jī)電壓、電流傳感器，12.B電機(jī)雙向可控娃控制器，13.B電機(jī),14.B電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，15.B電機(jī)扭矩傳感器，16.B電機(jī)扭矩儀

【具體實施方式】
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在附圖1中當(dāng)設(shè)備啟動電器向A、B電機(jī)(7) (13)的三相電源(4)供電時，A、B電機(jī)雙向可控娃控制器(6) (12)處于導(dǎo)通狀態(tài),A、B電機(jī)(7) (13)開始啟動,待一定時間A、B電機(jī)(7) (13)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，計算機(jī)控制器(I)開始對從A電機(jī)電壓、電流傳感(5)、A電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(8)、A電機(jī)扭矩傳感器(9)、B電機(jī)電壓、電流傳感器(11)、B電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(14)、B電機(jī)扭矩傳感器(15)傳送的信息進(jìn)行分析判斷，若設(shè)備運(yùn)行總功率(扭矩)小于A電機(jī)(7)的額定功率，則向B電機(jī)雙向可控娃控制器(12)發(fā)出關(guān)斷信號，同時向A電機(jī)雙向可控娃控制器(6)發(fā)出經(jīng)過計算得到的一定頻率間隔的通斷信號，使A電機(jī)(7)的輸出功率(扭矩)和設(shè)備實際需要功率(扭矩)相匹配，同時根據(jù)各信號源變化情況，不斷調(diào)整通斷信號間隔分配，以適應(yīng)設(shè)備載荷變化。若設(shè)備運(yùn)行總功率(扭矩)大于A電機(jī)(7)的額定功率，則向A電機(jī)雙向可控娃控制器(6)發(fā)出全通信號，同時向B電機(jī)雙向可控娃控制器(12)發(fā)出經(jīng)過計算得到的一定頻率間隔的通斷信號，使A電機(jī)(7)和B電機(jī)(13)總輸出功率(扭矩)和設(shè)備實際需要功率(扭矩)相匹配，同時根據(jù)各信號源變化情況，不斷調(diào)整通斷信號間隔分配，以適應(yīng)設(shè)備載荷變化。對于單電機(jī)驅(qū)動和多電機(jī)驅(qū)動以此原理進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種交流電動機(jī)伺服間斷供電變功率節(jié)能方法，在方法中電壓、電流、轉(zhuǎn)速、扭矩信號傳送到計算機(jī)控制器，再通過雙向可控硅控制器控制交流電動機(jī)，其特征是通過控制對交流電動機(jī)間隔通斷電時間分配改變交流電動機(jī)輸出功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動機(jī)伺服間斷供電變功率節(jié)能方法，其特征是對電機(jī)輸出軸軸功率、運(yùn)行速度、電壓和電流實施在線實時監(jiān)測，其各信號經(jīng)傳感器被輸送到計算機(jī)控制器，計算機(jī)控制器通過分析判斷出皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出調(diào)整電機(jī)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間隔通斷時間分配完成改變交流電動機(jī)輸出功率的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動機(jī)伺服間斷供電變功率節(jié)能方法，其特征是在電機(jī)啟動一定時間后通過雙向可控硅對電動機(jī)間隔通斷電的方式改變電動機(jī)輸出功率，即在雙向可控娃處于導(dǎo)通狀態(tài)是，電機(jī)處于工作狀態(tài)，電機(jī)向外輸出功率，在雙向可控娃處于截止?fàn)顟B(tài)時，電機(jī)處于無電供應(yīng)，靠系統(tǒng)慣性旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)慣性轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ剌敵?，在一定時間內(nèi)無信號時交流可控硅處于截止?fàn)顟B(tài)比例時間越長，電機(jī)通電時間越短，消耗功率越低，通過調(diào)整雙向可控硅通斷時間比例即可達(dá)到無極調(diào)整電機(jī)功率的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動機(jī)伺服間斷供電變功率節(jié)能方法，其特征是適合于單電機(jī)驅(qū)動和多電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動機(jī)伺服間斷供電變功率節(jié)能方法，其特征不僅適用于皮帶機(jī)，也適合其他需要等速運(yùn)行且負(fù)載的變化的設(shè)備。
【文檔編號】H02P25/00GK104242737SQ201310241220
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】張順利, 張麗霞 申請人:張順利, 張麗霞