交流电动机伺服间断供电变功率节能方法
【专利摘要】一种交流电动机伺服间断供电变功率节能方法，在方法中电压、电流、转速、扭矩信号传送到计算机控制器，再通过双向可控硅控制器控制交流电动机，其特征是利用设备惯性通过控制对交流电动机间隔通断电时间分配改变交流电动机输出功率。适用于单电机驱动和多电机驱动的设备。不仅适用于皮带机，也适用其他需要等速运行且负载的变化的设备。
【专利说明】交流电动机伺服间断供电变功率节能方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在不变速前提下变化交流电动机输出功率，针对皮带运输机等需要等速运行且负载的变化的设备节能。
【背景技术】
[0002]在矿山冶金等行业生产中，皮带输送机是一种重要机械。目前皮带机系统运行效率低下、能源浪费严重等问题并未得到根本性转变，皮带机系统效率低下的原因主要是由于使用低效电动机造成的，具体而言，就是负荷特性与电动机输出的转矩特性不匹配所致，也就是说，当负荷较小时，电动机带着低负荷运行，效率低下。只有当负荷与电机额定输出功率基本匹配时，电机才能高效率运转。皮带机在设计时，一般都按照所能承载的最大运输量来考虑，而选择与之匹配的减速机和电动机的原则是等级靠大不靠小。而且由于皮带机系统是惯性力矩较大的机械设备，其托辊多且皮带长，启动时需要较大的输入功率。在电动机选型时需要选择额定功率较大的电动机，一般需要考虑20%的功率富余量。而当启动完成后，正常运行时负荷功率一般都小于启动功率，使电动机大部分时间处于轻载状态，输出效率较低；此外，皮带机运行时负载变化很大。以上这些因素，都使皮带机电动机输出的功率因数低，不仅自身效率低下，也使供电电路消耗大量的无功功率；
目前在港口等行业皮带机节能有采用增减电机运行技术。即根据皮带机所承载负荷量自动改变驱动的电动机数量，从而实现节能。(《港口皮带机节能研究与设计》武汉理工大学硕士学位论文，作者:何季平 2009.5.1, http://www.doc88.com/p-599933144054.html)增减电机运行技术存在以下不足:一是只适合多驱动滚筒大型皮带机。二是不能根据实际负荷变化实现输出功率多级或无级变化。三是只根据电流电压的变化来判定工况，不能根据实际运行需要随时改变合适需求的功率。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服增减电机运行技术只适合多驱动滚筒大型皮带机；不能根据实际负荷变化实现输出功率多级或无级变化；只根据电流电压的变化来判定工况，不能根据实际运行需要随时改变合适需求的功率等技术缺陷，及目前单电机皮带机广泛使用的状况，本发明提供即适用于单电机驱动也适用于多电机驱动情况，根据设备负载变化伺服无级改变电动机输出功率，达到节能目的的方法。本发明不仅适用于皮带机，也适合其他需要等速运行且负载的变化的设备；
本发明解决其技术问题所采用的技术方法是:对电机输出轴轴功率、运行速度、电压和电流实施在线实时监测，其各信号经传感器被输送到计算机控制器，计算机控制器通过分析判断出皮带机的运行状态，发出调整电机输出功率的单路或多路控制信号。控制信号被输送至双向可控硅控制端，通过控制双向可控硅通断完成改变交流电动机输出功率的目的；
本发明改变交流电动机输出功率具体方法:在电机启动一定时间后通过对电动机间隔通断电的方式改变电动机输出功率，即在有控制电平信号时双向可控硅处于导通状态，电机处于工作状态，电机向外输出功率，在无信号时双向可控娃处于截止状态，电机处于无电供应，靠系统惯性旋转，旋转惯性转变为扭矩输出。在一定时间内无信号时交流可控硅处于截止状态比例时间越长，电机通电时间越短，消耗功率越低。通过调整双向可控硅通断时间比例即可达到无极调整电机功率的目的。
[0004]由于不是改变交流频率只要在转动惯量允许的情况下(必要时可增大系统转动惯量)不会影响设备运行状况，且是在电机启动一定时间后电机处于转动状态，通断电不会对电机造成冲击。本方法适合单电机驱动设备，对于多电机驱动的设备采取多路控制合理搭配；
本发明相对增减电机运行技术电机输出功率更加贴近设备实际需要功率，在一定范围内可以达到无极调节电机输出功率，节能效果更加显著；
附图1说明:附图1为三相交流异步电机伺服改变间断供电频率变功率双电机系统示意图。图中1.计算机控制器，2.计算机控制器显示屏，3.计算机控制器输入键盘，4.三相交流电源，5.A电机电压、电流传感器，6.A电机双向可控娃控制器，7.A电机，8.A电机转速传感器，9.A电机扭矩传感器，10.A电机扭矩仪，11.B电机电压、电流传感器，12.B电机双向可控娃控制器，13.B电机,14.B电机转速传感器，15.B电机扭矩传感器，16.B电机扭矩仪
【具体实施方式】
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在附图1中当设备启动电器向A、B电机(7) (13)的三相电源(4)供电时，A、B电机双向可控娃控制器(6) (12)处于导通状态,A、B电机(7) (13)开始启动,待一定时间A、B电机(7) (13)运转平稳后，计算机控制器(I)开始对从A电机电压、电流传感(5)、A电机转速传感器(8)、A电机扭矩传感器(9)、B电机电压、电流传感器(11)、B电机转速传感器(14)、B电机扭矩传感器(15)传送的信息进行分析判断，若设备运行总功率(扭矩)小于A电机(7)的额定功率，则向B电机双向可控娃控制器(12)发出关断信号，同时向A电机双向可控娃控制器(6)发出经过计算得到的一定频率间隔的通断信号，使A电机(7)的输出功率(扭矩)和设备实际需要功率(扭矩)相匹配，同时根据各信号源变化情况，不断调整通断信号间隔分配，以适应设备载荷变化。若设备运行总功率(扭矩)大于A电机(7)的额定功率，则向A电机双向可控娃控制器(6)发出全通信号，同时向B电机双向可控娃控制器(12)发出经过计算得到的一定频率间隔的通断信号，使A电机(7)和B电机(13)总输出功率(扭矩)和设备实际需要功率(扭矩)相匹配，同时根据各信号源变化情况，不断调整通断信号间隔分配，以适应设备载荷变化。对于单电机驱动和多电机驱动以此原理进行。
【权利要求】
1.一种交流电动机伺服间断供电变功率节能方法，在方法中电压、电流、转速、扭矩信号传送到计算机控制器，再通过双向可控硅控制器控制交流电动机，其特征是通过控制对交流电动机间隔通断电时间分配改变交流电动机输出功率。
2.根据权利要求1所述的交流电动机伺服间断供电变功率节能方法，其特征是对电机输出轴轴功率、运行速度、电压和电流实施在线实时监测，其各信号经传感器被输送到计算机控制器，计算机控制器通过分析判断出皮带机的运行状态，发出调整电机输出功率的单路或多路控制信号，控制信号被输送至双向可控硅控制端，通过控制双向可控硅间隔通断时间分配完成改变交流电动机输出功率的目的。
3.根据权利要求1所述的交流电动机伺服间断供电变功率节能方法，其特征是在电机启动一定时间后通过双向可控硅对电动机间隔通断电的方式改变电动机输出功率，即在双向可控娃处于导通状态是，电机处于工作状态，电机向外输出功率，在双向可控娃处于截止状态时，电机处于无电供应，靠系统惯性旋转，旋转惯性转变为扭矩输出，在一定时间内无信号时交流可控硅处于截止状态比例时间越长，电机通电时间越短，消耗功率越低，通过调整双向可控硅通断时间比例即可达到无极调整电机功率的目的。
4.根据权利要求1所述的交流电动机伺服间断供电变功率节能方法，其特征是适合于单电机驱动和多电机驱动的设备。
5.根据权利要求1所述的交流电动机伺服间断供电变功率节能方法，其特征不仅适用于皮带机，也适合其他需要等速运行且负载的变化的设备。
【文档编号】H02P25/00GK104242737SQ201310241220
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月18日 优先权日:2013年6月18日
【发明者】张顺利, 张丽霞 申请人:张顺利, 张丽霞