專利名稱：一種高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)及其起動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電機(jī)技術(shù)類，具體涉及一種新型高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)及其起動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
衡量電動(dòng)機(jī)使用性能優(yōu)劣有三大指標(biāo)。分別是高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)、高運(yùn)行可靠性和 便于維護(hù)、優(yōu)良的運(yùn)行性能指標(biāo)。
最常見的鼠籠轉(zhuǎn)子異步電機(jī)，具有優(yōu)良的運(yùn)行性能指標(biāo)、高運(yùn)行可靠性并且制造成本 低，得到了廣泛的使用。但是其起動(dòng)性能特別差，起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)很低，不能滿足較重起 動(dòng)負(fù)載的工況。
為了滿足較重起動(dòng)負(fù)載工況的要求，通常選擇繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)。繞線轉(zhuǎn)子異步電 機(jī)具有較高的起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)和優(yōu)良的運(yùn)行性能指標(biāo)，但是由于滑環(huán)電刷和轉(zhuǎn)子繞組的存 在使運(yùn)行可靠性變得較差故障率高，維護(hù)工作量大。
實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)具有非常高的起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)和高可靠性，但其效率、功率因數(shù) 等運(yùn)行性能卻特別不好，僅限使用于某些特殊工況。
綜上所述，所述三種常用電機(jī)的任何一種電機(jī)都不能同時(shí)滿足上述三大指標(biāo)，最多 只能夠滿足其中的兩個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)、高可靠性、優(yōu)良運(yùn)行 性能的高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)產(chǎn)品及其起動(dòng)運(yùn)行方法。
本發(fā)明高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)，其特征在于由實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)和鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)通過聯(lián)軸 器同軸線連接而成，實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)采用雙端出軸的雙軸伸結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)軸伸通過聯(lián)軸 器與鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)輸出軸伸連接。
所述鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)串聯(lián)有電抗器(或其他降壓設(shè)備)，以滿足降壓起動(dòng)方式。實(shí)心轉(zhuǎn) 子電機(jī)和鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)上連接起動(dòng)運(yùn)行控制電路， 一種簡(jiǎn)單的方式為實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)M2 的三相交流電源線上串聯(lián)有交流接觸器KM2，鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)M1的三相電源線上串聯(lián)有電 抗器XL和交流接觸器KM1， KM1和XL串聯(lián)后與KM2并聯(lián)經(jīng)熔斷器FU外接電網(wǎng)，電抗器
3XL上并聯(lián)有交流接觸器KM3。
本發(fā)明由實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)和鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)組成，采用雙電機(jī)接力起動(dòng)或雙電機(jī)起動(dòng)、 單電機(jī)運(yùn)行的方法來實(shí)現(xiàn)高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)、高可靠性和優(yōu)良運(yùn)行性能。
本發(fā)明的起動(dòng)運(yùn)行方法可由兩種形式
一是，雙電機(jī)接力起動(dòng)、單電機(jī)運(yùn)行首先實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)單機(jī)滿壓?jiǎn)?dòng)，實(shí)心轉(zhuǎn)子 電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后，鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)開始降壓起動(dòng)并將鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速，起動(dòng) 過程結(jié)束，然后依次切除鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)上的降壓設(shè)備和實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)使鼠籠轉(zhuǎn)子 電機(jī)滿電壓?jiǎn)为?dú)帶載運(yùn)行。
二是，雙電機(jī)同時(shí)起動(dòng)、單電機(jī)運(yùn)行鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)和實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)雙機(jī)同時(shí)滿電 壓起動(dòng)，電機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，起動(dòng)過程結(jié)束，然后將實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)從電網(wǎng)中切除， 切換為鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)單電機(jī)運(yùn)行。該方式比較適合起動(dòng)負(fù)載重的設(shè)備。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明將實(shí)心轉(zhuǎn)子和鼠籠轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)這兩種具有不同起動(dòng)和運(yùn)行特性的電機(jī)巧妙的 組合起來，提出和使用雙電機(jī)接力起動(dòng)或雙電機(jī)同時(shí)起動(dòng)、單電機(jī)運(yùn)行技術(shù)，在起動(dòng)和 運(yùn)行這兩個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，摒棄缺點(diǎn)，無滑環(huán)電刷、轉(zhuǎn)子無繞組，便于維護(hù)且運(yùn) 行可靠，真正解決了長(zhǎng)期困擾電機(jī)行業(yè)的"起動(dòng)""運(yùn)行""可靠性"三者不可兼得的難 題，實(shí)施方式簡(jiǎn)單，易于推廣，完全可以滿足各種帶載起動(dòng)的工況。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明電機(jī)的外接電網(wǎng)示意圖中l(wèi)實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)2聯(lián)軸器3鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)
FU熔斷器KM1交流接觸器KM2交流接觸器KM3交流接觸器XL電抗器Ml鼠 籠轉(zhuǎn)子電機(jī)M2實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)
具體實(shí)施例方式
以本發(fā)明在280千瓦8極6000伏高壓三相異步電機(jī)上的應(yīng)用為例說明其結(jié)構(gòu)方式及 其起動(dòng)運(yùn)行方法，但本發(fā)明并不限制于該電機(jī)。
圖1中公知結(jié)構(gòu)的實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)1與鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)3通過聯(lián)軸器2同軸線連接共同 構(gòu)成一個(gè)同軸運(yùn)行的電機(jī)。實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)，采用雙端出軸的雙軸伸結(jié)構(gòu)， 一個(gè)軸伸 通過聯(lián)軸器2與鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)3輸出軸伸連接，另一個(gè)軸伸向負(fù)載輸出和傳遞轉(zhuǎn)矩，實(shí) 心轉(zhuǎn)子電機(jī)l(起動(dòng)電機(jī))只在起動(dòng)過程中工作。實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)1，由于其只在起動(dòng)過程中起作用，設(shè)計(jì)時(shí)可只考慮起動(dòng)性能，使其 具有最適合的起動(dòng)性能指標(biāo)，本例指標(biāo)為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2. l倍，起動(dòng)電流倍數(shù)3.5倍。
圖1中鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)是一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的普通鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，具有最優(yōu)的運(yùn)行 性能指標(biāo)，本例滿壓運(yùn)行指標(biāo)為各項(xiàng)指標(biāo)滿足國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)l.l 倍，起動(dòng)電流倍數(shù)4.3倍，起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)僅為0.26。起動(dòng)過程中采用串聯(lián)電抗器將電機(jī) 電壓降低到60%額定電壓進(jìn)行降壓起動(dòng)。
圖2為外接電網(wǎng)示意圖，實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)M2的三相交流電源線上串聯(lián)有交流接觸器 KM2，鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)M1的三相電源線上串聯(lián)有電抗器XL (降壓設(shè)備)和交流接觸器KM1， KM1和XL串聯(lián)后與KM2并聯(lián)經(jīng)熔斷器FU外接電網(wǎng)，電抗器XL上并聯(lián)有交流接觸器KM3。
起動(dòng)運(yùn)行方法l:雙電機(jī)接力起動(dòng)、單電機(jī)運(yùn)行
實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)單機(jī)起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，交流接觸器KM2動(dòng)作將實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)M2接入電網(wǎng)， 起動(dòng)電流倍數(shù)3.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.1倍，起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)達(dá)到0.6。如果接近額定轉(zhuǎn) 速的負(fù)載為額定轉(zhuǎn)矩的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電機(jī)將在85%額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行電流為1.4 倍額定電流。
鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)接力起動(dòng)實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)M2穩(wěn)定運(yùn)行后，交流接觸器KM1動(dòng)作將串聯(lián) 電抗器XL和鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)M1接入電網(wǎng)，電機(jī)加速至接近額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，起動(dòng)過程結(jié)束。 由于是在85%額定轉(zhuǎn)速下以60%額定電壓進(jìn)行降壓起動(dòng)，鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)起動(dòng)電流倍數(shù)僅為 1.6倍，再加上實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)該轉(zhuǎn)速的運(yùn)行電流倍數(shù)1.4倍，此時(shí)電網(wǎng)電流倍數(shù)為3.0 倍，仍小于初始起動(dòng)電流倍數(shù)。
切換為單機(jī)運(yùn)行起動(dòng)過程結(jié)束后，交流接觸器KM3動(dòng)作，切除串聯(lián)電抗器XL，電 機(jī)將加速至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)滿電壓下的雙機(jī)聯(lián)合運(yùn)行，此時(shí)對(duì)于實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)M2 來說，轉(zhuǎn)子滑差較小，所負(fù)擔(dān)的負(fù)載很小，接近運(yùn)行于空載狀態(tài)，但卻要從電網(wǎng)中吸取 無功功率，使運(yùn)行性能變差。所以待雙機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)后，交流接觸器KM2再次動(dòng)作將實(shí)心 轉(zhuǎn)子電機(jī)M2從電網(wǎng)中切除，鼠籠電機(jī)M1滿電壓?jiǎn)为?dú)帶載運(yùn)行，得到最優(yōu)的運(yùn)行性能。 起動(dòng)運(yùn)行方法2:雙電機(jī)同時(shí)起動(dòng)、單電機(jī)運(yùn)行
為了得到更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，采用鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)和實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)雙機(jī)同時(shí)滿電壓起動(dòng)， 電網(wǎng)起動(dòng)電流倍數(shù)為7.8倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為3.2倍，起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)為0.41。電機(jī)加速 至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，起動(dòng)過程結(jié)束。此時(shí)將實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)從電網(wǎng)中切除，切換為鼠籠轉(zhuǎn)子 電機(jī)單電機(jī)運(yùn)行，得到最優(yōu)的運(yùn)行性能。起動(dòng)運(yùn)行方法1具有最優(yōu)的起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)和優(yōu)良的運(yùn)行指標(biāo)，雖然在接力起動(dòng)時(shí)有二 次沖擊電流，但對(duì)電網(wǎng)的沖擊電流小于初始起動(dòng)電流，鼠籠電機(jī)自身的起動(dòng)電流更小， 電機(jī)繞組起動(dòng)發(fā)熱和承受沖擊更小，電機(jī)更可靠。起動(dòng)運(yùn)行方法2同樣具有優(yōu)良的運(yùn)行 指標(biāo)，并且無二次沖擊電流，突出特點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大，但起動(dòng)電流很大起動(dòng)品質(zhì)因數(shù) 變差，相應(yīng)的可靠性也變差，只適用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求特別高的個(gè)別工況。更重要的是 只要改變起動(dòng)和切換的時(shí)機(jī)，可以在一臺(tái)套設(shè)備上方便的使用任何一種起動(dòng)方法，這一 點(diǎn)尤其適用于諸如濕式球磨機(jī)之類靜負(fù)載變化特別大的設(shè)備，用起動(dòng)運(yùn)行方法1無法起 動(dòng)時(shí)，可采用起動(dòng)運(yùn)行方法2起動(dòng)更重的負(fù)載。
權(quán)利要求
1、一種高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)，其特征在于由實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)和鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)通過聯(lián)軸器同軸線連接而成，實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)采用雙端出軸的雙軸伸結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)軸伸通過聯(lián)軸器與鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)輸出軸伸連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)，其特征在于所述鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)串聯(lián) 有降壓設(shè)備。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)，其特征在于實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)M2的三 相交流電源線上串聯(lián)有交流接觸器KM2，鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)M1的三相電源線上串聯(lián)有電抗器 XL和交流接觸器KM1， KM1和XL串聯(lián)后與KM2并聯(lián)經(jīng)熔斷器FU外接電網(wǎng)，電抗器XL上 并聯(lián)有交流接觸器KM3。
4、 一種權(quán)利要求l所述高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于首先實(shí)心轉(zhuǎn)子 電機(jī)單機(jī)滿壓?jiǎn)?dòng)，實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后，鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)開始降壓起動(dòng)并將鼠籠轉(zhuǎn) 子電機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速，起動(dòng)過程結(jié)束，然后依次切除鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)上的降壓設(shè)備和實(shí) 心轉(zhuǎn)子電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)使鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)滿電壓?jiǎn)为?dú)帶載運(yùn)行。
5、 一種權(quán)利要求l所述高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)的起動(dòng)方法，其特征在于鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī) 和實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)雙機(jī)同時(shí)滿電壓起動(dòng)，電機(jī)加速至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，起動(dòng)過程結(jié)束，然后 將實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)從電網(wǎng)中切除，切換為鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)單電機(jī)運(yùn)行。
全文摘要
高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)電機(jī)，其特征在于由實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)和鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)通過聯(lián)軸器同軸線連接而成，實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)采用雙端出軸的雙軸伸結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)軸伸通過聯(lián)軸器與鼠籠電機(jī)輸出軸伸連接。采用雙電機(jī)接力起動(dòng)或雙電機(jī)同時(shí)起動(dòng)、單電機(jī)運(yùn)行的方法來實(shí)現(xiàn)高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)、高可靠性和優(yōu)良運(yùn)行性能。本發(fā)明將實(shí)心轉(zhuǎn)子和鼠籠轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)這兩種具有不同起動(dòng)和運(yùn)行特性的電機(jī)巧妙的組合起來，在起動(dòng)和運(yùn)行這兩個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，摒棄缺點(diǎn)，無滑環(huán)電刷、轉(zhuǎn)子無繞組，便于維護(hù)且運(yùn)行可靠，真正解決了長(zhǎng)期困擾電機(jī)行業(yè)的“起動(dòng)”“運(yùn)行”“可靠性”三者不可兼得的難題，實(shí)施方式簡(jiǎn)單，易于推廣，完全可以滿足各種帶載起動(dòng)的工況。
文檔編號(hào)H02P1/28GK101521444SQ20081001432
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月1日
發(fā)明者高明真 申請(qǐng)人:高明真