一种电压自适应负压风机的制作方法

1.本实用新型属于风机领域，具体涉及一种电压自适应负压风机。


背景技术：

2.负压风机是改善室内通风环境的重要设备，可广泛应用于矿山排尘、工业冷却、农牧养殖、电镀化工等领域。在一些农用领域通常采用由单相电机驱动的负压风机，单相风机因其使用地域广泛，且经常在山区、郊野等养殖场使用，这些地方的电压往往达不到风机要求的正常电压，风机与供电变压器之间的距离有时较远、有时较近，相差可达数百米，这就会造成因线路原因产生的电压下降，其范围可达5～80v，有的地方用电负荷不稳定，一天当中电压变化也有50v左右。两者叠加使供电电压高低变化很大；若使用者未按要求选择电缆线，面积偏小导致电阻大线路压降损耗大，导致电压下降可达10v；而风机电机线圈的额定电压通常按照允许电网波动10％，最大允许变化为22v，无法适应5～80v的变化范围，因此，很容易造成风机电动机启动困难，达不到额定功率、流量等情况，使运行效率较低，严重时会造成电机绕组烧毁等质量问题。


技术实现要素：

3.针对上述的不足，本实用新型提供了一种电压自适应负压风机，能够自根据外部电源电压自动调整电动机内部线圈匝数。
4.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
5.一种电压自适应负压风机，包括具有扇叶的风机主体以及驱动扇叶的电机，电机包括壳体以及设置于壳体内的定子、绕定子转动的转子、电压跟踪切换器以及运转电容器，定子包括定子铁芯以及缠绕至定子铁芯的定子绕组，定子绕组包括主绕组和副绕组，副绕组与运转电容器串联连接后，并与主绕组并联连接，主绕组包括高压绕组以及低压绕组，电压跟踪切换器选择地接通高压绕组或低压绕组。
6.进一步地，低压绕组构成高压绕组，高压绕组还包括高压补偿绕组。
7.进一步地，低压绕组和高压补偿绕组同槽设置。
8.进一步地，高压绕组的线径及匝数均多于低压绕组。
9.进一步地，壳体具有形成于末端的接线腔，电压跟踪切换器设置于接线腔，电压跟踪切换器具有与定子绕组相连的输出导线。
10.进一步地，电压跟踪切换器具有输入端以及输出端，定子绕组连接至输出端，输入端与电源相连。
11.本实用新型具有以下有益效果：
12.通过将负压风机的电动机中定子绕组的主绕组设计成低压绕组和高压绕组两部分，并设置电压跟踪切换器，风机在运行时电压跟踪切换器会自动检测绕组线圈的输入端电压，通过继电器模块选择定子绕组电压，可以确保外部电压始终与风机电机绕组线圈的设计电压相匹配，从而使风机工作在最佳状态。
附图说明
13.图1用以说明本实用新型中风机的一种示意性实施方式的结构示意图；
14.图2用以说明本实用新型中电机的一种示意性实施方式的结构示意图；
15.图3用以说明本实用新型中低压绕组的一种示意性实施方式的接线原理图；
16.图4用以说明本实用新型中高压补偿绕组的一种示意性实施方式的接线原理图；
17.图5用以说明本实用新型中高压绕组的一种示意性实施方式的接线原理图；
18.图6用以说明本实用新型中副绕组的一种示意性实施方式的接线原理图。
19.附图标记：
20.1、风机主体，2、扇叶，3、电机，31、壳体，32、定子铁芯，33、定子绕组，34、电压跟踪切换器，35、接线腔。
具体实施方式
21.下面将接合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下、前、后等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态，即产品的行进方向为参考的，而不应该认为是具有限定性的。
23.另外，还需要说明的是，本实用新型实施例中所提到的“相对运动”等动态用语，不仅是位置上的变动，还包括转动、滚动等位置上没有发生相对变化，但状态却发生改变的运动。
24.最后，需要说明的是，当组件被称为“位于”或“设置于”另一个组件，它可以在另一个组件上或可能同时存在居中组件。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。
25.如图1至图6所示的一种电压自适应负压风机，包括具有扇叶2的风机主体1以及驱动扇叶2的电机，电机3包括壳体31以及设置于壳体31内的定子、绕定子转动的转子、电压跟踪切换器34以及运转电容器，定子包括定子铁芯32以及缠绕至定子铁芯32的定子绕组33，定子绕组33包括主绕组和副绕组，副绕组与运转电容器串联连接后，并与主绕组并联连接，主绕组包括高压绕组以及低压绕组，电压跟踪切换器34选择地接通高压绕组或低压绕组；通过将负压风机的电动机中定子绕组33的主绕组设计成低压绕组和高压绕组两部分，并设置电压跟踪切换器34，风机在运行时电压跟踪切换器34会自动检测绕组线圈的输入端电压，通过继电器模块选择定子绕组33电压，以220v电源为例，当电压跟踪切换器34检测到电源电压降低到设定值≤180v时，继电器释放，电源与低压绕组接通，风机在低电压下运行，当电压跟踪切换器34检测到电源电压高于设定值180v时，继电器吸合，电源与高压绕组接通，风机在高电压下运行，可以确保外部电压始终与风机电机绕组线圈的设计电压相匹配，从而使风机工作在最佳状态。
26.在本技术中，低压绕组构成高压绕组，高压绕组还包括高压补偿绕组；低压绕组包括第一接线头和第二接线头，高压绕组包括第三接线头和第四接线头，低压绕组的第二接
线头与高压绕组的第三接线头连接后引出第一引线出头，低压绕组的第一接线头引出第二引线头,高压绕组的第四接线头引出第三引线头；低电压供电时低压绕组直接与副绕组相连；高电压供电时低压绕组跟高压绕组串联后与副绕组相接，可通过电压跟踪切换器34对外部的电压检测结果自动切换从而实现同一台定子绕组33线圈既能适合高电压又能适合低电压供电；优选的，在本技术中，低压绕组和高压补偿绕组同槽设置。
27.可以理解的，在本技术中，通过分别设计高压绕组和低压绕组，高压绕组包括低压绕组，且由高压补偿绕组构成，其中高压绕组的线径及匝数均多于低压绕组。
28.在进行绕组设计时，应首先确定电压的变化范围，再根据电压的变化范围分别确定高、低压绕组的设计基准电压、高低电压临界切换电压，其计算方法如下(以220v单相电源为例):
29.电源高压上限uh(220v)、低压下限u
l
(140v)，
△
u＝(uh-ul)/4＝20v；
30.高压绕组电压设计基准电压:u
hh
＝uh‑△
u＝220v-20v＝200v；
31.低压绕组电压设计基准电压:u
ll
＝u
l
+
△
u＝140v+20v＝160v；
32.高低电压临界切换压:
△
uo＝(uh+u
l
)/2＝180v。
33.根据上面的数据分别计算高低绕组的串联匝数，其计算方法如下:
34.低压绕组串联总匝数n
l
＝ke*u
ll
/2.22*f*φ1*km；
35.高压绕组串联总匝数nh＝ke*u
hh
/2.22*f*φ1*km；
36.高低压绕组匝数差值
△
n＝n
h-n
l
；高压绕组串联总匝nh＝
△
n+n
l
；
37.高压绕组匝比lh＝na*ka/nh；低压绕组匝比ln＝na*ka/n
l
。
38.反电势系数ke＝0.85～0.95，电源频率f,每级磁通主绕组系数km，副绕组系数ka，为了得到合理的电流密度，以高压绕组的电流密度为基准，风机在低压下运行时，电流较高压时大，为让高、电低压下电流密度接近，低压绕组线圈线径应增加，具体计算方法如下:
39.低电压电流的计算公式in＝uh*ih/un；in为低电压时的电流，ih为高电压时的电流。
40.低电压时电流密度jn＝in/sn；高电压时电流密度jh＝ih/sh；
41.其中，低压绕组导线面积sn＝∏*d
l2
；高压绕组导线面积sh＝∏*d
h2
；应使jn＝jh。
42.低压绕组线圈电磁线直径
43.电动机槽满率计算sf＝(d
l2
/se*z
l
+d
h2
/se*zh)/％；因为潜水泵的长径比较一般单相电机大很多，为了方便嵌线应使sf≤70％。
44.其中，se为定子槽有效面积；z
l
为低压绕组每槽导体数；zh为高压绕组每槽导体数；d
l
低压绕组导体直径；dh高压绕组导体直径；dh＝2*dh。
45.壳体31具有形成于末端的接线腔35，电压跟踪切换器34设置于接线腔35，电压跟踪切换器34具有与定子绕组33相连的输出导线；电压跟踪切换器34具有输入端以及输出端，定子绕组33连接至输出端，输入端与电源相连；定子绕组33的线圈的输入端引出线在接线腔35完成与电压跟踪切换器34、主绕组、副绕组、运转电容器的连接后，再连接到外部电缆线，为电机供电，电机驱动扇叶2旋转产生风压、风量。
46.在本技术中，电压跟踪切换器包括整流桥电路、rs触发电路和继电器模块，电压转换器的输入端连接到定子绕组线圈的输入端，电压跟踪切换器的输入端经变压器把交流
220v变成17v，经整流桥电路将交流电压转换为直流15v电压输出，由d1、d2、d3、d4(2cp12)形成整流桥电路，整流桥电路输出端连接有555定时器ic1，555定时器ic1的输入端还连接有电位器w1、w2、w3(10kω*3)，通过调节电位器w1、w2、w3对电源电压进行设定，电压经555定时器ic1内置的rs触发电路进行电平转换后输出，555定时器ic1输出端连接有555定时器ic2,555定时器ic2输出端连接继电器模块j(jqx9)，继电器模块j采用jqx系列继电器，继电器模块j的公共端j-0连接到定子绕组线圈的输入端的正极，继电器模块j的常闭触点j-1和常开触点j-2分别连接到主绕组的第一引线头和第三引线头，主绕组的第二引线头连接到定子绕组线圈的输入端的负极，当检测到电源电压低于设定值(180v)时，555定时器ic1输出端输出低电平，此时555定时器ic2被强制复位，继电器模块j释放，常闭触点j-1被接通；当检测到电源电压高于设定值时，555定时器ic1输出端输出高电平，此时与555定时器ic2输入端连接的电容c3(100μf)通过电阻(1mω)充电，555定时器ic2被置位，继电器模块j吸合，常开触点j-2被接通。
47.风机工作时，将电缆线接入电源电压，当电源电压低于设定值时，电压切换器中继电器模块j的常闭触点j-1被接通，此时电源电压接通定子绕组中的低压绕组，风机在低电压下运行；当电源电压高于设定值时，电压切换器中继电器模块j的常开触点j-2被接通，此时电源电压接通定子绕组中的高压绕组，风机在高电压下运行，确保电源电压始终与电动机绕组线圈的设计电压相匹配，从而使风机工作在最佳状态，可以允许电源电压在140～220v范围内变化，负压风机的运行性能基本保持不变。
48.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。