交直流电力控制器制造技术

交直流电力控制器，分有触点电力控制器和无触点电力控制器。有触点电力控制器特征是，旋转开关式，采用绝缘材料制造的定子、转子，导电的滑环、换向片（与被控设备绕组连接），镶嵌在定子内圆上，电刷安装在转子电刷槽内，转子由司服机驱动；无触点电力控制器特征是，以单向或双向晶闸管代替换向片与电刷控制，与被控设备连接的绕组，构成无触点控制器。控制与其配套的交直流鼠笼电动机、直线电动机无级调速；控制与其配套的逆变变压器，将直流电变为交流电。控制电力电源在被控设备绕组中，不断电的连续换接，产生可调节转速的旋转磁场或改变旋转磁场的转速。被控设备初级绕组如直流机电枢一样的绕组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电器、与其配套的鼠笼电动机和逆变变压器，使鼠笼电动机无级调速系统和电力逆变装置，简单适用而宜于推广。交直流电力控制器的有触点控制器或无触点控制器，都必须与本专利技术有关的新型鼠笼电动机配套使用，才能进行无级调速；必须与本专利技术有关的新型逆变变压器配套使用，才能构成电力逆变装置。目前晶闸管变频调速装置、逆变电源装置，是方波叠加整形后输出，波形奇变，晶闸管承受反向电压大，在送电回路中专设晶闸管关断电路，这些都使送电电路结构复杂，造价提高。本专利技术目的在于，保留鼠笼型电动机好的特性，克服调速难的问题，研究新的调速方法，设计新的调速装置；创立新的电力逆变控制系统，设计新的逆变装置。把控制设备与被控制设备容为一体，简化控制系统，运行更可靠，降低造价，使有触点控制或无触点控制，都能实现鼠笼电动机无级调速和电力系统逆变控制，适应不同工况供用户选择，便于普及推广，特别是推广高压远距离直流经济输电。本专利技术的技术方案是如下实现的专利技术1为电力控制器。它由基座、定子、转子、驱动轴、电刷(动触头)、换向片(静触头)、滑环或滑片(静触头)、构成有触点电力控制器，基座、定子、转子采用绝缘材料制作，滑环、换向片采用铜导电材料制作，滑环、换向片都镶嵌在定子的内侧，电刷安装在转子的电刷槽内，滑环接输入电源。电刷跨接滑环与换向片，换向片接被控设备输入绕组，转子由司服电动机驱动，转子转动就是电源在换向片上换接，也就是电源在绕组上换接，实际就是一台电动旋转开关。以晶闸管代替换向片与电刷，控制与其配套的设备，包括被控设备绕组，构成无触点电力控制器，晶闸管按顺序导通控制电源在绕组上换接，靠换向绕组反向电压自动关断晶闸管。专利技术2为与专利技术1配套的鼠笼电动机(或直线电动机)。鼠笼电动机的基座、定子、转子、风扇、端盖、输出轴与普通鼠笼型电动机一样，本专利技术只改变原有鼠笼型电动机定子绕组的绕制方式，即定子绕组为单叠(或复叠、单波、复波)绕组(像直流电动机电枢绕组一样)，这就出现一种新型电动机，其定子有一套单叠(或复叠、单波、复波)绕组时为交直流两用鼠笼电动机，定子为单相有两套单叠(或复叠、单波、复波)正交绕组时为单相电容电动机，定子为三相60度相带单、双层绕组三角形接线时，为三相鼠笼电动机，定子为三相60度相带分相单叠(或复叠、单波、复波)星接线绕组时也为三相鼠笼电动机。专利技术3为与专利技术1配套的逆变变压器。变压器由磁轭、铁心、初级绕组、次级绕组、基座、带散热片的外壳、端盖构成。变压器铁心为圆形或圆环形矽钢片叠成，外圆有嵌线的开口槽，均布在铁心上，铁心槽内层嵌入单叠(或复叠、单波、复波)，三相60度相带分相星接线或角接线绕组(初级绕组)，铁心槽外层嵌入单相或三相绕组(次级绕组)，初次级绕组同槽或不同槽交替嵌入均可。逆变变压器与电力控制器配套使用，把直流电变为工频交流电为逆变器；把直流电或工频电变为除工频外其他需要的频率为变频器；初级嵌入两套正交普通单相绕组，可将单相变为多相，所以这是一种新型特殊变压器。本专利技术的工作原理是，直流电或交流电通过电力控制器，连续循环的切换被控设备绕组，使电源在旋转，控制电源的旋转速度就等于调节输出交流电的频率，把一个频率可调的交流电输入与其配套的鼠笼型电动机定子绕组内，在电动机定子内产生可调节转速的旋转磁场，因此可以无级调节电动机转速；电力控制器输入直流电，输出恒定频率的交流电，在与其配套的逆变变压器初级绕组中，产生恒定频率的旋转磁场，像同步发电机一样，变压器次级便感生恒定工频的电势输出，这就是逆变器；变压器次级感生其他频率的电势为变频器。下面以完整的控制系统进一步说明本专利技术的工作原理，设电动机定子绕组换向转速为n，电力控制器转子转速为n′并且n＝mn′(即有触点控制器转子转一周，电源在定子绕组上转过m周)，电动机同步转速为n1，旋转磁场对定子的转速为n2，当n与n1旋转方向相同时，n2＝n1+n＝n1+mn′，此时为超同步调速；当n与n1旋转方向相反时，n2＝n1-n＝n1-mn′，此时为低同步调速，当电力控制器输入直流电时，n1＝0 n2＝n＝mn′，此时旋转磁场的转速等于电源在定子绕组上换接的转速，等于有触点电力控制器转子转速的m倍。设逆变变压器初级绕组中最大磁通为φm，它以速度n或mn′旋转，在次级绕组中感生电势E2，E2在时间上按正玄函数变化，它大小为E2＝4、44f2W2k2φm，其中W2为次级每相串联匝数，k2为绕组系数，原理和同步发电机一样，只是把直流电能转变为交流电能。本专利技术的优点是，保持鼠笼电动机的优点，如负载特性好，结构简单，制造容易，造价低，运行可靠等；电力控制器与电动机结合，构成无级调速系统，主回路控制元件减少，降抵故障率，运行更可靠；有触点电力控制器虽然有电刷，在中大容量中，采用低速无载切换，延长电刷使用受命，大为降低控制系统造价；不同的电力控制器适应不同的场所和要求，宜于推广使用。逆变设备容量大，可做到任意需求的容量；逆变电压可做到电力系统需求的电压；逆变送电回路系统简单，造价低，运行可靠，便于普及应用。本专利技术的电力控制器，与其配套的属笼电动机，适用于起吊设备，节能型风机、水泵，需调速的机械加工设备，电车、电汽车，电机车牵引电动机，船舰推进器，其他推进器，特别适用于独立电源系统，如柴油发电机车；与其配套的直线电动机，适用于往复运动的加工机械，磁悬浮机车；与其配套的逆变变压器，适用于常规低压不停电电源，高压直流远距离输电的终端逆变站。以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步描述附图说明图1是本专利技术1的交直流两用有触点电力控制器外形图，控制与其配套的交直流两用鼠笼电动机或逆变变压器。图2是图1的A-A剖面图。图3是图1的B-B剖面图。图4是图2定子内圆的滑环、换向片展开图。图5是图1至图4的电力控制器，与其配套的交直流两用鼠笼电动机的原理接线图；与其配套的逆变变压器初级绕组的原理接线图。图6是本专利技术2的，与专利技术1配套的交直流两用鼠笼电动机，定子一套单叠绕组展开图。图7是单相电源的无触点电力控制器，与其配套的一套单叠绕组鼠笼电动机原理接线图。图8是直流电源的无触点电力控制器，与其配套的一套单叠绕组鼠笼电动机的原理接线图；或与其配套的逆变变压器的初级绕组的原理接线图。图9是本专利技术1的单相有触点电力控制器外形图，控制与其配套的单相电容电动机。图10是图9的A-A剖面图。图11是图9的B-B剖面图。图12是图10定子内圆的滑环、换向片展开图。图13是图9至图12的有触点电力控制器，与其配套的电容电动机的原理接线图。图14是单相电源的无触点电力控制器，与其配套的电容电动机的原理接线图。图15是本专利技术1的三相有触点电力控制器外形图，控制与其配套的三相单层绕组三角形接线鼠笼电动机。图16是图15的A-A剖面图。图17是图15的B-B剖面图。图18是图16定子内圆的滑环、换向片展开图。图19是图15至图18的三相有触点电力控制器，与其配套的三相60度相带单层绕组三角形接线鼠笼电动机的原理接线图。图20是三相电源无触点电力控制器，与其配套的三相60度相带单层绕组三角形接线鼠笼电动机的原理接线图。图21是本专利技术2的，与专利技术1配套的三相鼠笼电动机，定子三相60度相带单层绕组三角形接线展开图。图22是本专利技术1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流有触点电力控制器，由基座、定子、转子、端盖、驱动轴、滑环或滑片（静触头）、换向片（静触头）、换向电刷（动触头）组成，其特征是，导电的滑环、换向片镶嵌在绝缘的定子内圆上，换向电刷安装在绝缘的转子电刷槽内，电刷跨接滑环与换向片，滑环外接电源（或设进线电刷安装在定子上，滑环安装在转子上并与换向电刷连接），换向片外接被控设备绕组，当转子被驱动时，换向电刷在换向片上滑动，在不断电状态下换接绕组，实际是一个电动旋转开关，连续切换绕组。把一个换向电刷分为两个换向电刷为双电刷换向，正进线两路各串一个二极管，负进线两路各串一个二极管，定子有两排进线滑片，一排滑片引出线单偶数分开接正电源二极管，另一排滑片同方式接负电源二极管，换向片间距大于电刷弧向宽度，转子有两组电刷，每组两个电刷，交流电源时，每个二极管反并联一个单向晶闸管，与电源负半周同步导通，在换向时既不短接相邻的换向片，又保证需要的接触截面积，使电刷在无载状态下离开换向片。进线滑片与换向片间距加大到高压电允许的间距，另加进线电刷，输入直流输出交流，为高压逆变电力控制器。双电刷换向可应用到直流机换向上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张兰阶，
申请(专利权)人：张兰阶，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]