專利名稱：大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型繞線式異步電動機(jī)同步化后的勵磁裝置，屬于電動機(jī)勵磁技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大型繞線式異步電動機(jī)， 一般在6000kw以上，由于異步運(yùn)行時功率因數(shù)問題，很容 易消耗電網(wǎng)無功功率，因此實際運(yùn)行時，人們常常希望讓它運(yùn)行在同步狀態(tài)，這樣電機(jī) 本身就不會消耗無功功率，甚至向電網(wǎng)回饋無功功率。是節(jié)能增效的好措施，是優(yōu)化電 網(wǎng)運(yùn)行的好方法，是確保發(fā)電機(jī)無功功率的上佳方案。所以，繞線式異步電動機(jī)的同步 運(yùn)動有著積極的節(jié)能意義。
繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組基本一樣，繞組嵌入轉(zhuǎn)子槽后，由滑環(huán)引出， 供外部優(yōu)化啟動方式用，因此便于選擇勵磁方式實施勵磁供電。所以繞線式異步電動機(jī) 能實現(xiàn)傳統(tǒng)意義上的用轉(zhuǎn)子加勵磁的方式同步化。
大型繞線式異步電動機(jī)在同步化時遇到的最大障礙是過載能力，而過載能力取決于 勵磁電流的大小，由于繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)非常有限，和真正意義上的 同步機(jī)相比匝數(shù)要少許多，因此，要達(dá)到電動機(jī)一定的轉(zhuǎn)矩輸出或過載能力，就必須靠 增大勵磁電流的方式來加以滿足。這個勵磁電流值的大小是正常同容量電動機(jī)值的數(shù)倍 (一般在4倍左右)，實際值的大小上千安倍，有的高達(dá)幾千安倍。這么大的電流靠電動 機(jī)的滑環(huán)和碳刷(雖然已經(jīng)經(jīng)過多種加大和改造)來傳輸，無論從設(shè)計角度，還是從實 際運(yùn)行角度，都偏向于導(dǎo)體直接傳輸，即直連。否則帶來的直接后果是滑環(huán)——碳刷部 分過熱，故障頻發(fā)，有的甚至無法運(yùn)行。
因此，在設(shè)計上一般認(rèn)為電流大于2000A 3000A應(yīng)采用無刷方式，而歷史上這種
3無刷裝置靠內(nèi)置在電動機(jī)內(nèi)部的定子上勵磁，轉(zhuǎn)子發(fā)電的方式來解決。但在繞線式異步 電動機(jī)同步化后的電動機(jī)內(nèi)部則不具備這種先天條件。所以，出于解決實際問題的需要， 應(yīng)該設(shè)計一種新的繞線式異步電動機(jī)同步化的勵磁裝置，以徹底解決以上所遇到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠滿足繞線式異步電動機(jī)同步化后對勵磁 電壓和勵磁電流的要求的大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁方法及裝置 解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是
一種大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁方法
a. 在繞線式異步電動機(jī)外設(shè)置一臺變壓器，由變壓器向繞線式異步電動機(jī)提供勵磁 電流；
b. 變壓器與繞線式異步電動機(jī)采用無刷連接方式連接。
一種實現(xiàn)上述方法的大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，它由轉(zhuǎn)軸、旋 轉(zhuǎn)變壓器、軸承座組成，旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸兩端裝在軸承座中，轉(zhuǎn)軸與繞 線式異步電動機(jī)軸的非負(fù)載端同軸相連，旋轉(zhuǎn)變壓器初級繞組通過滑環(huán)一電刷與外電源 相連接，旋轉(zhuǎn)變壓器次級繞組通過整流電路與繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組相連接。
上述大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，所述連接旋轉(zhuǎn)變壓器初級繞組 的滑環(huán)一電刷與外電源之間連接有調(diào)節(jié)外電源進(jìn)線電壓和電流的控制器。
上述大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，所述整流電路與旋轉(zhuǎn)變壓器一 同安裝在轉(zhuǎn)軸上。
上述大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，在轉(zhuǎn)軸與繞線式異步電動機(jī)軸 上沿軸向表面下開有對應(yīng)的敷設(shè)導(dǎo)線的嵌槽，嵌槽為3條，間隔120度沿軸表面下均布， 連接旋轉(zhuǎn)變壓器次級繞組和繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)線嵌在嵌槽中。
采用這種結(jié)構(gòu)的大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁的方法和裝置，外電源通 過旋轉(zhuǎn)變壓器變壓，由小電流高電壓變?yōu)榈碗妷捍箅娏?，通過整流后輸送給繞線式異步
4電動機(jī)轉(zhuǎn)子作為勵磁電流，滿足了繞線式異步電動機(jī)同步化后對勵磁電壓和勵磁電流的
要求，徹底解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，是一項值得進(jìn)行推廣的新技術(shù)。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是旋轉(zhuǎn)變壓器繞組與繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組連接的電路原理圖； 圖3是繞線式異步電動機(jī)軸和轉(zhuǎn)軸敷設(shè)導(dǎo)線嵌槽截面示意圖。
圖中標(biāo)記如下軸承座l、 2、 3、 4、旋轉(zhuǎn)變壓器5、繞線式異步電動機(jī)6、控制器 7、異步電動機(jī)啟動電阻器8、繞線式異步電動機(jī)軸9、轉(zhuǎn)軸IO、嵌槽ll、旋轉(zhuǎn)變壓器初 級繞組12、旋轉(zhuǎn)變壓器鐵心13、旋轉(zhuǎn)變壓器次級繞組14、整流電路15、投勵控制電路 16、繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組17
具體實施例方式
圖1顯示，本發(fā)明由轉(zhuǎn)軸IO、旋轉(zhuǎn)變壓器5、軸承座3、 4組成。旋轉(zhuǎn)變壓器5安裝 在轉(zhuǎn)軸10上，轉(zhuǎn)軸10兩端裝在軸承座3、 4中，轉(zhuǎn)軸10與繞線式異步電動機(jī)軸9的非 負(fù)載端同軸相連。旋轉(zhuǎn)變壓器初級繞組12通過滑環(huán)一電刷與外電源相連接，在滑環(huán)一電 刷與外電源之間連接有調(diào)節(jié)外電源進(jìn)線電壓和電流的控制器7。旋轉(zhuǎn)變壓器次級繞組14 通過整流電路15與繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組17相連接。
在圖1中的旋轉(zhuǎn)變壓器5和整流電路15安裝在轉(zhuǎn)軸10上以后，要進(jìn)行動平衡調(diào)試， 以保持轉(zhuǎn)軸10勻速旋轉(zhuǎn)，不發(fā)生偏心和抖動。
圖l、 2顯示，旋轉(zhuǎn)變壓器5的電源通過控制器7，三相電源a.b.c經(jīng)小滑環(huán)(電流幾 十到幾百安很容易實現(xiàn))引入到旋轉(zhuǎn)變壓器5的原邊輸入端，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)變壓器5變壓， 即由小電流高電壓變?yōu)榈碗妷捍箅娏?。其計算值由相關(guān)計算設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)給出在此不再贅述。 然后經(jīng)全波整流橋進(jìn)行整流，并經(jīng)投勵控制電路16與繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組17相連。
當(dāng)電動機(jī)剛剛啟動時，繞線式異步電動機(jī)的三相轉(zhuǎn)子會感應(yīng)出三相平衡電流。經(jīng)本 身滑環(huán)引出并經(jīng)啟動電阻啟動。在此過程中，勵磁電路中也會受到幾千伏感應(yīng)電壓的沖擊。為確保這個感應(yīng)電壓對勵磁電路不產(chǎn)生影響，在整流橋的陰極按兩相分別裝設(shè)兩個 大電流高電壓的可控硅。可控硅的觸發(fā)取自整流后的電源。防止因感應(yīng)電源而觸發(fā)導(dǎo)通。 所以當(dāng)整流橋陽極為正時，由整流橋自然截止。整流橋陰極相為正時，控制可控硅不 導(dǎo)通截止。
旋轉(zhuǎn)變壓器的一次電源及控制方式取決于啟動方式，如果是變頻同步啟動，那么， 直接加勵磁電源并發(fā)出滿足啟動條件的信號即可。如果是異步啟動，則旋轉(zhuǎn)變壓器的一 次電源及控制旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的勵磁電源及控制方式要麻煩一些。它首先要在異步電機(jī)的滑 環(huán)處取電壓信號，并判斷是否為交流電及交流電的周期，把這個電壓信號作為控制器7 的一個輸入信號，經(jīng)控制器7對采樣信號進(jìn)行邏輯判斷。啟動后一直為交流信號則在異 步狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)交流信號頻率達(dá)到或超過臨界同步轉(zhuǎn)速后， 一般〉95。/。nT (nT——同 步轉(zhuǎn)速)時，在旋轉(zhuǎn)變壓器的電源側(cè)加入控制電源，經(jīng)整流變壓器變壓整流產(chǎn)生直流電， 發(fā)出異步啟動結(jié)束信號，切除異步啟動電阻，導(dǎo)通兩個勵磁可控硅，則勵磁正常投入， 勵磁電流的大小由控制器控制旋轉(zhuǎn)變壓器的一次電壓來實現(xiàn)。
圖3顯示，在轉(zhuǎn)軸10與繞線式異步電動機(jī)軸9上沿軸向表面下開有對應(yīng)的敷設(shè)導(dǎo)線 的嵌槽11，嵌槽11為3條，間隔120度沿軸表面下均布，連接旋轉(zhuǎn)變壓器次級繞組14 和繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組17的導(dǎo)線嵌在嵌槽11中。
權(quán)利要求
1. 一種大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁方法，其特征在于a. 在繞線式異步電動機(jī)外設(shè)置一臺變壓器，由變壓器向繞線式異步電動機(jī)提供勵磁電流；b. 變壓器與繞線式異步電動機(jī)采用無刷連接方式連接。
2. —種實現(xiàn)上述方法的大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，其特征在于-它由轉(zhuǎn)軸[IO]、旋轉(zhuǎn)變壓器[5]、軸承座[3]、 [4]組成，旋轉(zhuǎn)變壓器[5]安裝在轉(zhuǎn)軸[10]上， 轉(zhuǎn)軸[10]兩端裝在軸承座[3]、 [4]中，轉(zhuǎn)軸[10]與繞線式異步電動機(jī)軸[9[的非負(fù)載端同軸 相連，旋轉(zhuǎn)變壓器初級繞組[12]通過滑環(huán)一電刷與外電源相連接，旋轉(zhuǎn)變壓器次級繞組[14] 通過整流電路[15]與繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組[17]相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，其特征在 于所述連接旋轉(zhuǎn)變壓器初級繞組[12]的滑環(huán)一電刷與外電源之間連接有調(diào)節(jié)外電源進(jìn)線 電壓和電流的控制器[7]。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，其特征在 于所述整流電路[15]與旋轉(zhuǎn)變壓器[5]—同安裝在轉(zhuǎn)軸[10]上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁裝置，其特征在 于在轉(zhuǎn)軸[10]與繞線式異步電動機(jī)軸[9]上沿軸向表面下開有對應(yīng)的敷設(shè)導(dǎo)線的嵌槽 [ll]，嵌槽[ll]為3條，間隔120度沿軸表面下均布，連接旋轉(zhuǎn)變壓器次級繞組[14]和繞 線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組[17]的導(dǎo)線嵌在嵌銜11]中。
全文摘要
一種大型繞線式異步電動機(jī)同步化的旋轉(zhuǎn)勵磁方法及裝置，屬于電動機(jī)勵磁技術(shù)領(lǐng)域，用于滿足繞線式異步電動機(jī)同步化后對勵磁電壓和勵磁電流的要求，其技術(shù)方案是它由轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)變壓器、軸承座組成，旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸與繞線式異步電動機(jī)軸的非負(fù)載端同軸相連，旋轉(zhuǎn)變壓器初級繞組通過滑環(huán)-電刷與外電源相連接，旋轉(zhuǎn)變壓器次級繞組通過整流電路與繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組相連接。這種旋轉(zhuǎn)勵磁方法及裝置，通過外電源對旋轉(zhuǎn)變壓器調(diào)壓，由小電流高電壓變?yōu)榈碗妷捍箅娏?，通過整流后輸送給繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子作為勵磁電流，滿足了繞線式異步電動機(jī)同步化后對勵磁電壓和勵磁電流的要求，徹底解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
文檔編號H02P1/26GK101534078SQ20091007413
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者楊慶申 申請人:邯鄲鋼鐵股份有限公司;河北鋼鐵集團(tuán)有限公司