CN201690304U

CN201690304U - 一种交流变频传动装置

Info

Publication number: CN201690304U
Application number: CN2010201790832U
Authority: CN
Inventors: 朱根荣; 鄢来朋
Original assignee: Zhejiang Huazhang Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Huazhang Technology Co Ltd
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2020-04-30

Abstract

本实用新型涉及一种交流变频传动装置，适用于造纸、电力、冶金、煤矿等工业传动控制系统。该交流变频传动装置，包括变频器、变频电机和联轴器，其结构特点是：所述的变频电机为永磁同步电机，变频器和工频电源连接，变频器的输出端连接永磁同步电机，永磁同步电机输出端连接联轴器，联轴器与负载相连接。本实用新型克服了现有技术存在的缺陷，省却机械变速箱，能实现低速直接驱动和变频调速。

Description

一种交流变频传动装置

技术领域

本实用新型涉及一种工业传动装置，特别是一种交流变频传动装置，适用于造纸、电力、冶金、煤矿等工业传动控制系统。

背景技术

目前工业生产中大量使用变频电机来拖动负载工作机械，通常采用的工业传动装置参见图1，将电流信号通过变频器1’控制变频电机2’，变频电机2’再通过联轴器3’——机械变速箱4’——联轴器5’带动控制负载机械6’工作。该传动装置使用的变频电机2’一般是异步变频调速电机，异步变频调速电机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便的优点。但是，其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大大增加了线路和电网的损耗，无形中损失了大量电能。同时，该传动装置中变频电机需机械变速箱4’配套，不但增加装置成本，而且机械变速箱4’的结构和润滑方式等会导致其在低速连续运转时齿轮损坏等问题的出现。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种省却机械变速箱、低速直接驱动、通过变频调速的交流变频传动装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该交流变频传动装置，包括变频器、变频电机和联轴器，其结构特点是：所述的变频电机为永磁同步电机，变频器和工频电源连接，变频器的输出端连接永磁同步电机，永磁同步电机输出端连接联轴器，联轴器与负载相连接。

使用永磁同步交流电机替代普通变频电机和机械变速箱的交流变频传动装置，其变频器将工频电源变换为需要的频率信号输送给永磁同步电机，通过控制永磁同步电机的转速或转矩，实现对永磁同步电机的有反馈与无反馈的矢量控制，通过联轴器传递给负载稳定的速度和功率。永磁同步电动机具有体积小、重量轻、高效节能，控制性能好、又容易做成低速直接驱动，消除齿轮减速装置，可通过频率的变化进行调速等优点，该交流变频传动装置可以广泛应用于工业传动控制系统。

本实用新型交流变频传动装置，所述的永磁同步电机采用多台永磁同步电机，变频器选用独立的变频器。用独立的变频器向永磁同步电机供电，永磁同步电机转速严格地跟随电源变频器频率而变化，此即为外同步式永磁同步电机运行。

本实用新型交流变频传动装置，所述的变频器采用输出频率能由低到高逐步上升的软起动变频器。软起动变频器以解决永磁同步电机的起动问题。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：1、采用永磁同步交流电机较采用普通变频电机和机械变速箱的交流变频传动装置效率高、节能。首先，普通变频电机采用的异步变频调速电机是感应电机，要从电网中吸收能量建立电机主磁场，造成一定的能量损耗；而永磁同步电机转子中安装有稀土永磁材料，不再吸收电网能量来建立电机磁场，且转子与定子磁场同步运行，转子绕组中无感应电流，消除了转子电阻铜耗和磁滞损耗，节省了电能，提高了电机效率。其次，省去机械变速箱，直接减少传动装置的配置，既降低能量消耗，又减少传动装置中的齿轮等损坏，提高传动装置使用稳定性。2、永磁同步电机的采用较采用异步变频调速电机利于提高电网的品质因数，减少输变电线路的损耗。永磁同步电机不需要感应电流励磁，定子绕组几乎不存在无功电流，电机的功率因数高，接近1；减小了定子电流，使定子损耗降低，进一步提高了电机的效率。3、本实用新型传动装置启动转矩大、力能指标好、速度精度高。根据变频器V/F特性，在低频启动时，异步变频调速电机中主磁场低、功率因数低、启动电流虽然很大、启动转矩却很小；而永磁同步电机的主磁场恒定，定子电流几乎全部为有功电流，启动电流小、启动转矩大。异步变频调速电机的效率曲线和功率因数曲线均为尖顶波曲线，当电机运行一旦离开额定点附近时，电机效率与功率因数的乘积，即电机的力能指标迅速下降，变频调速电机速度变化大，异步变频调速电机在60％的负荷下工作时，其效率下降15％，功率因数下降30％，力能指标下降40％；而永磁同步电机的效率和功率因数曲线近似一条水平曲线，当电机只有20％负荷时，永磁同步电机的力能指标仍为满负荷的80％以上，利于提高电能的使用效率和电网的品质因数。永磁同步电机本身是同步机，电机转速与变频器给定绝对同步，特别是用一台变频器拖动几台电机时，速度精度高，这是异步变频调速电机所不能比拟的。4、本实用新型传动装置的电机使用寿命长。由于永磁同步电机效率高，电机电流小、电机温升低，能有效延长电机的使用寿命。5、本实用新型传动装置能减小变频器容量。因永磁同步电机定子电流小，可以减小变频器容量，从而减小输配电容量。

附图说明

图1为现有技术工业传动装置结构框图。

图2本实用新型实施例交流变频传动装置结构框图。

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图对本实用新型作进一步的阐述。

实施例结构参见图1，该交流变频传动装置包括变频器1、变频电机和联轴器3，变频电机采用为永磁同步电机2。如图所示，变频器1和工频电源连接，变频器1的输出端连接永磁同步电机2，联轴器3两端分别连接永磁同步电机2等输出端和负载4。工作时，变频器1将工频电源变换为需要的频率信号输送给永磁同步电机2；根据传动装置控制要求自动选择速度控制或者功率控制，通过控制永磁同步电机2的转速或转矩，实现对永磁同步电机2的有反馈与无反馈的矢量控制，永磁同步电机2稳定的速度和功率通过联轴器3传递给需带动的负载4。使用永磁同步电机2替代现有的普通变频电机和机械变速箱的交流变频传动装置，不用图2中的机械变速箱4’和联轴器5’，直接减少了传动装置的设备投资和能量消耗。同时，从根本上解决了与变频电机相互配套的机械变速箱在低速连续运转时齿轮的损坏等问题。

永磁同步电机2的运行有外同步式和自同步式两类。

外同步式永磁同步电机运行，用独立的变频电源，即变频器向永磁同步电机供电，永磁同步电机转速严格地跟随变频电源频率而变化。外同步式运行常用于开环控制，由于转速与频率的严格关系，此运行方式适合在多台永磁同步电机要求严格同步运行的场合使用，可选用一台较大容量的变频器，同时向多台永磁同步电机供电，该变频器必须能实现软起动，其输出频率能由低到高逐步上升到以解决同步电动机的起动问题。

自同步式的永磁同步电机，其定子绕组产生的旋转磁场位置由永磁转子的位置所决定，能自动地维持与转子磁场有90°的空间夹角，以产生最大的电机转矩，旋转磁场的转速则严格地由永磁转子的转速所决定。用此种方式运行的永磁同步电机除仍需逆变器开关电路外，还需要一个能检测转子位置的传感器，逆变器的开关工作，即永磁同步电机定子绕组得到的多相电流，完全由转子位置检测装置给出的信号来控制。自同步的永磁同步电机运行方式从原理上分析可知，它具有直流电动机的特性，有稳定的起动转矩，可以自行起动，并可类似于直流电动机对电机进行闭环控制。

永磁同步电机在风力发电上面的使用比较简单，就是用永磁同步发电机加带叶片的轮毂即负载的结构。

永磁同步电机材料基本参数如下：极数120极；额定速度20rpm；额定功率1500KW；空载电动势780V；额定电流1268A；最大电流1390A；负载电压690V；定子相阻抗17.5mOhm；定子相电抗1.396mH；额定频率20Hz。

Claims

1.一种交流变频传动装置，包括变频器、变频电机和联轴器，其特征在于：所述的变频电机为永磁同步电机，变频器和工频电源连接，变频器的输出端连接永磁同步电机，永磁同步电机输出端连接联轴器，联轴器与负载相连接。

2.根据权利要求1所述的交流变频传动装置，其特征在于：所述的永磁同步电机采用多台永磁同步电机，变频器选用独立的变频器。

3.根据权利要求2所述的交流变频传动装置，其特征在于：所述的变频器采用输出频率能由低到高逐步上升的软起动变频器。