專利名稱：感應電動機的驅(qū)動裝置及其起動運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由兩個定子和兩個轉(zhuǎn)子構(gòu)成的一個感應電動機，或者驅(qū)動同一負載的兩臺感應電動機的驅(qū)動裝置及其起動運行方法。
作為驅(qū)動負載的感應電動機的一般的起動方法，具有直接起動和星-三角起動。該直接起動能夠得到足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，但對于大容量電動機，因在起動時流過大電流而使電氣設(shè)備多和大。另一方面，若使用星-三角起動器，就能把起動時的電流抑制得較低，但隨之起動轉(zhuǎn)矩降低，在起動轉(zhuǎn)矩降低的情況下，當采用大型感應電動機，就會引起電動機的昂貴。在此，在圖9、

圖10、圖11中表示出了使用一般的星-三角起動器時的典型的轉(zhuǎn)矩·電流·輸入特性。
在此之前，作為表示感應電動機的起動方法的文獻，有日本專利公開公報昭51-104513號或日本專利公開公報昭52-54112號，把定子繞組切換成星或三角而進行的起動方法是公知的。它們是，由多個電路(繞組)構(gòu)成定子繞組，在起動時把這些繞組分別適當?shù)厍袚Q成星或三角來抑制起動電流。
上述的方案，能夠抑制起動電流，但是，在原理上是星-三角起動，當抑制起動電流時卻無法避免起動時的轉(zhuǎn)矩降低。因此，作為星-三角起動的裝置僅適用于二次方降低負載、小于星-三角起動的星形接法時的起動轉(zhuǎn)矩的負載，則限制了感應電動機的用途，而不能成為通用的感應電動機。而且，在這些起動方法下的感應電動機中，沒有大于起動轉(zhuǎn)矩的可連續(xù)運行的中間轉(zhuǎn)矩特性。
在直接起動下慣性大的負載起動之后，如果不需要起動時的大轉(zhuǎn)矩而能夠在1/2轉(zhuǎn)矩下運行，而可以進行節(jié)電運行，但是，在以前的感應電動機的直接起動中，沒有中間轉(zhuǎn)矩的設(shè)定，在此，為了進行大慣性負載的運行，在星-三角起動時，用三角形接法進行起動，然后切換成星形接法，以與作為通常的切換的從星形接法到三角形接法相反的切換來使用，星形接法下的轉(zhuǎn)矩在三角形接法的額定轉(zhuǎn)矩以下，在大慣性負載的起動之后，必須配合星形接法下的額定轉(zhuǎn)矩來選定電動機的容量，才能進行星形接法下的連續(xù)運行。
在現(xiàn)有技術(shù)中具有在一個定子鐵心上設(shè)置多個獨立的定子繞組的方案，在此情況下，若僅給其中的一個定子繞組通電，就成為磁動勢波形變差的原因，轉(zhuǎn)矩特性變亂而不能起動，并且運行效率降低等，因這些缺陷而不能實用。
進行直接起動的感應電動機，大多用于非常小的負載或慣性力大的負載，是重視感應電動機的起動轉(zhuǎn)矩的使用方法。但是，這種慣性大的負載需要大的轉(zhuǎn)矩的裝置在起動后到達額定轉(zhuǎn)數(shù)，一旦到達額定轉(zhuǎn)數(shù)，慣性負載大，而不會輕易地變動轉(zhuǎn)動，在起動后用小的轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動就足夠了。但是，盡管用小轉(zhuǎn)矩就足夠了，但由于感應電動機是直接起動的，在起動后不能降低輸出，而存在消費無用的電能的實際情況。這樣，就能希望開發(fā)出這樣的感應電動機的驅(qū)動裝置及其起動運行方法能夠在起動時抑制起動電流并產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩，并且在額定運行時能夠進行節(jié)電運行。為此，存在コンドルフア起動和逆變器起動，但都是裝置大而且昂貴。
感應電動機經(jīng)常會作為緊急發(fā)電設(shè)備的負載使用。即，作為緊急滅火設(shè)備用的泵等的驅(qū)動用電動機而使用。構(gòu)成該緊急發(fā)電的自備發(fā)電設(shè)備的原動機和由該原動機起動的發(fā)電機，要以由從作為該發(fā)電設(shè)備的電動機的的起動到額定運行的起動期間的對應于電動機額定的負載電流變化率和輸入變化率所計算出的系數(shù)，來選定該原動機的大小和發(fā)電機容量。因而，就要研究減小起動期間的起動電流，減小起動期間內(nèi)的星-三角切換所產(chǎn)生的切換時的負載電流和輸入的變化率。之所以減小這些值，是因為通過減小所需的發(fā)電機和原動機的容量就能降低設(shè)備費用。
在緊急時動作的滅火設(shè)備等的泵是在盡量短時內(nèi)就能上升到額定運行的。為此，就希望開發(fā)出不僅注意上述負載電流變化率和輸入變化率而且起動轉(zhuǎn)矩盡可能大以縮短起動時間的電動機，而且還希望開發(fā)出結(jié)構(gòu)簡單的感應電動機的驅(qū)動裝置。其結(jié)果，雖然可以通過交叉星-三角起動、電抗器起動、コンドルフア起動及特殊コンドルフア起動來實現(xiàn)，但都需要非常昂貴的裝置。
在把感應電動機用于壓縮機等的頻繁反復進行運轉(zhuǎn)·停止或高負載·低負載的情況下，感應電動機頻繁反復地進行停止和再起動，由于再起動時的起動電流而使機器的溫度急劇上升，而不能這樣使用。大型的感應電動機為了把其起動時的起動電流抑制到較低而進行星-三角起動，但是，在星-三角起動中一般因起動轉(zhuǎn)矩較低而不能進行再起動，而配置高一個等級的感應電動機。在壓縮機的驅(qū)動中，使電動機一直轉(zhuǎn)動，而為卸載(アンロ-ド)型，適宜于排出不需要的空氣，但是，由于電動機一直運轉(zhuǎn)，則運行成本大。
如上述那樣，在以前的感應電動機中，對于慣性大的負載就要消耗浪費的電能，或者，雖然作為通用電動機但設(shè)置了特別是抑制起動時的電流為目的的起動裝置，而成為特殊用途下的電動機。因此，本發(fā)明的目的是提供一種廉價的感應電動機的驅(qū)動裝置，對于通用感應電動機，不需要其它昂貴的起動裝置，即使作為大慣性負載的電動機、自備發(fā)電設(shè)備用的負載、或反復進行起動·停止以及在負載時和無負載下使用的壓縮機的電動機，也能充分發(fā)揮作為感應電動機的能力，同時，在任一種用途中能夠高效率地作為電動機使用。
本發(fā)明提供一種感應電動機的驅(qū)動裝置及其起動方法，使由單一的轉(zhuǎn)子和定子組成的，起動轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩的特性的一般的通用電動機的輸出選定不是以額定轉(zhuǎn)矩為基準，而是成為對應于負載轉(zhuǎn)矩的感應電動機的起動轉(zhuǎn)矩，特別是在星-三角起動的情況下，即使當時起動轉(zhuǎn)矩變小，通過選定把電動機輸出提高一個等級的輸出機種，其在起動時具有高負載。因此，不必在通用的感應電動機中進行浪費的提高輸出的感應電動機的選定，就能適應于多種負載。
為了解決上述問題，本發(fā)明的感應電動機的驅(qū)動裝置包括裝在同一個轉(zhuǎn)軸上的兩個籠形轉(zhuǎn)子；兩個定子，分別與該兩個轉(zhuǎn)子相對置而繞制定子繞組；切換裝置，依次切換一個定子繞組和另一個定子繞組兩者或任一個并供電。
為了解決上述問題，本發(fā)明的另一個感應電動機的驅(qū)動裝置包括連接成驅(qū)動同一負載的兩臺感應電動機；切換裝置，依次切換一個定子繞組和另一個定子繞組兩者或任一個并供電。
上述切換裝置可以把兩個定子繞組相對于電源分別切換成星形接法和三角形接法。
上述切換裝置，通過首先把兩個定子繞組分別接成三角形接法進行供電，在到達額定轉(zhuǎn)數(shù)后把一個定子繞組接成星形或三角形接法而僅給該定子繞組供電的起動運行方法；或者，首先把兩個定子繞組分別接成星形接法進行供電，接著把任一個定子繞組接成三角形接法，第三把兩個定子繞組分別接成三角形接法來供電的起動運行方法，就能廉價地適應于例如慣性大的負載和減小接法切換時的電流·輸入變動。
而且，切換裝置，通過分別把兩個定子繞組接成三角形接法而能夠切換為給兩個定子繞組兩方和一方供電的起動運行方法，就能適應于反復進行運行·停止的負載以及變化成高負載和低負載的負載。
首先，由于本發(fā)明的感應電動機的驅(qū)動裝置包括裝在同一個轉(zhuǎn)軸上的兩個籠形轉(zhuǎn)子；兩個定子，分別與該兩個轉(zhuǎn)子相對置而繞制定子繞組；切換裝置，依次切換一個定子繞組和另一個定子繞組兩者或任一個并供電，因而，就能在作為以前的通用感應電動機使用的同時，在直接起動后進行節(jié)電運行，可以進行星-三角起動。不僅如此，分別設(shè)置兩組定子和轉(zhuǎn)子，如果僅給任一組供電，就能連續(xù)地以中間轉(zhuǎn)矩運行。而這是不可能由以前的感應電動機簡單地實現(xiàn)的。
而且，由于本發(fā)明的感應電動機的驅(qū)動裝置包括連接成驅(qū)動同一負載的兩臺感應電動機；切換裝置，依次切換一個定子繞組和另一個定子繞組兩者或任一個并供電，因而，不僅能夠原樣地利用通用感應電動機，而且可以使一個感應電動機直接起動，而具有該一臺直接起動的輸出大于使與兩臺合計輸出同等的感應電動機進行星-三角起動時的起動轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)矩，而此時的起動電流卻不超過合計兩臺感應電動機的額定電流。
切換裝置為這樣的感應電動機的驅(qū)動裝置可以把兩個定子繞組相對于電源分別切換成星形接法和三角形接法，用其就能適應于所有的負載轉(zhuǎn)矩。而該切換裝置卻能由以前的容量的1/2左右的簡單的開關(guān)構(gòu)成，該開關(guān)的個數(shù)僅有兩個至五個，額定值可以是二分之一的容量，能夠廉價地實現(xiàn)。除此之外，在切換裝置的切換控制中，可以用現(xiàn)有的公知技術(shù)來實現(xiàn)由轉(zhuǎn)數(shù)、時限、負載轉(zhuǎn)矩等值依次進行切換的過程。
通過切換裝置，可以進行這樣的起動運行方法首先把兩個定子繞組分別接成三角形接法進行供電，在到達額定轉(zhuǎn)數(shù)后把一個定子繞組接成星形或三角形接法而僅給該定子繞組供電，而適應于慣性力大的負載的起動和運行。作為慣性力大的負載的沖壓機、粉碎機等在起動時需要大的轉(zhuǎn)矩，但是，一旦到達額定轉(zhuǎn)數(shù)，就不需要大的轉(zhuǎn)矩。因此，在到達其額定轉(zhuǎn)數(shù)后，本發(fā)明的感應電動機通過由切換裝置進行的切換而把一個定子繞組接成三角形接法，切換為僅給一個定子繞組供電的連續(xù)運行，就能夠進行從通常的電流過渡到二分之一以下的節(jié)電運行。即，電流變?yōu)?/2，卻有大于并聯(lián)星形接法時轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)矩。在使用減速器的粉碎機起動時，由于起動時具有較低的轉(zhuǎn)矩，就能把一個定子繞組接成三角形接法而僅給一個定子繞組供電來起動，在較大負載的運行時，通過把兩個定子繞組接成并聯(lián)三角形接法而供電，就能產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。
通過切換裝置，可以進行這樣的起動運行方法首先把兩個定子繞組分別接成星形接法進行供電，接著把任一個定子繞組接成三角形接法，第三把兩個定子繞組分別接成三角形接法來供電，而最適合于泵或風扇的運轉(zhuǎn)。
這些負載是平方減低負載，起動是漸漸地增加負載，而到達額定運行時負載變大。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過從星形接法向三角形接法的切換來進行它們的起動。本發(fā)明為同樣的切換方式，但是，由于是設(shè)置兩組定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，就與以前的單個感應電動機的星-三角切換有所不同，兩組定子·轉(zhuǎn)子可以單獨地有效作用，其起動期間的起動轉(zhuǎn)矩的比率可以變化為1/3、1/2、1，而能實現(xiàn)軟起動，能夠減小負載電流和輸入的變化率，并大大提高起動特性。
通過切換裝置，可以進行這樣的起動運行方法首先把兩個定子繞組接成并聯(lián)星形接法而給兩個定子繞組供電，接著把任一個定子繞組接成三角形接法，第三把兩個定子繞組接成并聯(lián)三角形接法，而最適合于作為自備發(fā)電設(shè)備的負載的防災用泵或防災用風扇等平方減低負載的起動。
即，當以并聯(lián)星形接法起動時，與并聯(lián)三角形接法相比，電流·轉(zhuǎn)矩都而其的1/3。以并聯(lián)星形接法運行，在同負載轉(zhuǎn)矩的交點上，把一個定子繞組接成三角形接法，而切換為三角形接法和星形接法的并聯(lián)。此時的切換為單獨的三角形接法的電流是并聯(lián)三角形接法的1/2，單獨的星形接法是并聯(lián)三角形接法的1/6，因此，電流從比率1/3變?yōu)楸嚷?/8。而且，以并聯(lián)的星-三角接法運行，在與負載轉(zhuǎn)矩的交點上，切換為下一個并聯(lián)三角形接法。此時的電流從比率4/6變?yōu)楸嚷?。
最初切換時的電流變化是從1/3向4/6的變化，這要小于現(xiàn)有的星-三角切換起動的從1/3到1的大的變化。接著的切換時的電流變化是從4/6到1，但由于此時已經(jīng)成為在額定轉(zhuǎn)數(shù)附近的切換，則負載電流變?yōu)榉浅Ｐ〉闹?，從其中?/6到1的變化造成的影響與現(xiàn)有技術(shù)相比是非常小的。同樣，輸入的變化與現(xiàn)有的星-三角切換相比是非常小的。如上述那樣，由于這些方案是由兩組定子·轉(zhuǎn)子構(gòu)成感應電動機，則各組的電動機有效作用而輸出成為一體的轉(zhuǎn)矩。但是，如果分別由相同容量的電動機構(gòu)成，各自的轉(zhuǎn)矩是現(xiàn)有的1/2，應當裝入的電路的容量與其相比是廉價的，在性能價格兩方面，都具有很大的效果。
通過切換裝置，可以進行這樣的起動運行方法分別把兩個定子繞組接成三角形接法而能夠切換為給兩個定子繞組兩方和一方供電，而最適合于負載反復高低運行的壓縮機。壓縮機反復進行運行·停止，或反復以高負載和低負載運行。
雖然對小型的不是什么問題，但當成為大型的壓縮機時，反復進行運行·停止，以星-三角起動，起動轉(zhuǎn)矩不夠，則電動機變?yōu)榇笮偷模谥苯悠饎酉?，卻不能耐反復起動。這樣，通過用具有大轉(zhuǎn)矩(兩個定子繞組)和其二分之一(一個定子繞組)的轉(zhuǎn)矩特性的感應電動機，而僅在起動的瞬間以大轉(zhuǎn)矩起動，然后切換到二分之一的轉(zhuǎn)矩特性，就能把大的起動電流快速減小到二分之一左右，因而，與現(xiàn)有的直接起動的電動機相比，電動機的溫升減小。
對于在連續(xù)運行中反復進行高負載·低負載運行的情況，在現(xiàn)有的電動機中，由于在高負載時和低負載時都是以相同的轉(zhuǎn)矩運行，雖然針對低負載，而耗電量大。對此，在現(xiàn)有技術(shù)中，雖然可以使用星-三角起動，在低負載時接成星形接法來運行，但是，星-三角的切換，由于星形接法時和三角形接法時的轉(zhuǎn)矩相差較大，并且，會從電源上暫時全部切下定子繞組，就要擔心接點的磨損等的維護。因而，用具有大轉(zhuǎn)矩和其二分之一轉(zhuǎn)矩的電動機，通過在高負載時以大轉(zhuǎn)矩運行(給兩個定子繞組供電)，在低負載時以二分之一轉(zhuǎn)矩運行(給一個定子繞組供電)，就能在低負載時以小的耗電量運行，而且，大轉(zhuǎn)矩和二分之一轉(zhuǎn)矩的切換，不必把電源從一個定子繞組切下，而且流過切下的另一個定子的電流是大轉(zhuǎn)矩時的約一半，因此，就能減輕對接點的磨損等的維護，而提高了可靠性。
圖1是表示本發(fā)明的感應電動機的起動裝置的截面圖；圖2是本發(fā)明的另一個感應電動機的驅(qū)動裝置的構(gòu)成圖；圖3是表示驅(qū)動慣性大的負載時的有效接線圖；圖4是本發(fā)明的各個接線下的轉(zhuǎn)矩特性；圖5是本發(fā)明的各個接線下的電流特性圖；圖6是本發(fā)明的各個接線下的輸入特性圖；圖7是表示在以緊急發(fā)電設(shè)備的泵、風扇為負載時的有效的本發(fā)明的接線圖；圖8是表示反復進行運行·停止的負載上的有效的本發(fā)明的接線圖；圖9是現(xiàn)有的星-三角切換下的轉(zhuǎn)矩特性；圖10是現(xiàn)有的星-三角切換下的電流特性圖；圖11是現(xiàn)有的星-三角切換下的輸入特性圖。
下面由圖1來說明本發(fā)明的第一實施例。首先，在說明本發(fā)明的感應電動機的構(gòu)成時，用標號1代表的感應電動機在轉(zhuǎn)軸2上任意間隔裝有兩個轉(zhuǎn)子鐵心3、4，在各個轉(zhuǎn)子鐵心3、4上設(shè)有轉(zhuǎn)子導體5、6。這些轉(zhuǎn)子導體5、6通過在轉(zhuǎn)子鐵心3、4的兩側(cè)用短路環(huán)7、8短路成籠形，而構(gòu)成具有兩個轉(zhuǎn)子的整體的轉(zhuǎn)子9。定子14、15由分別與上述轉(zhuǎn)子鐵心3、4相對并設(shè)置成任意間隔的定子鐵心10、11和分別繞制的定子繞組12、13所構(gòu)成。
在其中設(shè)有上述定子14、15的機座16的兩側(cè)嵌裝有同滾珠軸承17相配合的軸承架19和同滾珠軸承18相配合的軸承架20。由上述滾珠軸承17、18支撐上述轉(zhuǎn)子9的轉(zhuǎn)軸2而與定子14、15同心地轉(zhuǎn)動自如。定子繞組12、13同切換裝置25相連接而成為感應電動機的驅(qū)動裝置。在本發(fā)明中，為了實現(xiàn)小型化，兩個轉(zhuǎn)子和兩個定子同時設(shè)置在一個機座中，在設(shè)置現(xiàn)場，能夠以與以前的感應電動機相同的要領(lǐng)進行設(shè)置。
下面，用圖2來說明本發(fā)明的優(yōu)選第二實施例。圖2所示的是使用兩個通用感應電動機來驅(qū)動單一負載的所構(gòu)成的感應電動機的驅(qū)動裝置，圖2(A)表示把感應電動機23、24通過聯(lián)軸器27聯(lián)結(jié)在負載22兩側(cè)的結(jié)構(gòu)。感應電動機23、24通過切換裝置25同電源26電連接。
圖2(B)是感應電動機23通過聯(lián)軸器27驅(qū)動負載22，感應電動機24通過皮帶輪28和皮帶29驅(qū)動負載22的方案。其中，感應電動機23、24同電源26的連接同上述(A)相同。
在圖2(C)中，連接成感應電動機23和感應電動機24通過皮帶輪28和皮帶29驅(qū)動負載22。其中的感應電動機23、24同電源26的連接同上述(A)相同。
在此情況下，可以準備兩臺其容量是負載所需容量的二分之一的通用感應電動機，感應電動機的價格，兩臺二分之一容量的感應電動機的合計價格不會超過所需容量的感應電動機的價格。
下面使用圖3對同感應電動機1構(gòu)成為一體的切換裝置25進行說明。對于該切換裝置25的切換控制，通過聯(lián)結(jié)在感應電動機上的負載，檢測出轉(zhuǎn)數(shù)、負載電流、溫度、時限等任一個或多個，根據(jù)其值進行切換。如果對切換裝置是裝入單純的程序而通過時限或轉(zhuǎn)數(shù)等來進行切換，就能進行與以前的感應電動機完全相同的處理。而且，可以連接切換裝置25和另一個控制板(未圖示)，由控制板來控制感應電動機。
其中，圖3和圖7、8表示切換裝置25中的定子繞組12、13同開關(guān)裝置S的連接圖。圖4至圖6表示由切換產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和電流的變化。由于圖2所示的兩臺感應電動機23、24同切換裝置25的連接與第一實施例相同，而在第二實施例中省略以下的說明。
三相定子繞組12的一方通過主開關(guān)裝置S1同電源R、S、T相連接，三相定子繞組12的另一方連接到用于星形接法的開關(guān)裝置S2上。三相定子繞組13通過開關(guān)裝置S3同上述定子繞組12并聯(lián)連接。定子繞組12、13通過開關(guān)裝置S4接成三角形接法。如果用另一個程序電路(未圖示)來控制各個開關(guān)裝置S，就能由時間或轉(zhuǎn)數(shù)自動地進行起動時的開關(guān)裝置S的開關(guān)。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，能夠接成并聯(lián)三角形接法、并聯(lián)星形接法、單三角形接法和單星形接法，圖4、圖5、圖6表示除了轉(zhuǎn)矩極小的單星形接法之外的三種的轉(zhuǎn)矩·電流·輸入的各個特性。這樣，對于所有的負載，可以與以前的感應電動機同樣地進行使用，當然直接起動和星-三角起動都是可以的。由其構(gòu)成的感應電動機的驅(qū)動裝置，在慣性大的負載下，在平方減低負載下，僅需改變切換裝置的切換順序，就能適應于所有的負載轉(zhuǎn)矩。不僅如此，由于分別設(shè)置兩組定子和轉(zhuǎn)子，如果在三角形接法下僅給任一個的三相定子繞組供電，如圖4的單三角形接法所示的那樣，就能以大于現(xiàn)有的星-三角起動的起動轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩的中間轉(zhuǎn)矩進行起動，而起動電流(圖5的單三角形接法)為并聯(lián)星形接法起動時的1.5倍程度而非常小，而且可以進行連續(xù)運行。這是不能由以前的感應電動機簡單地得到的特性以及不能由以前的感應電動機實現(xiàn)的。該結(jié)構(gòu)的并聯(lián)星形接法或并聯(lián)三角形接法與現(xiàn)有的一個定子內(nèi)的兩路并聯(lián)接法不同，由于實質(zhì)上是額定1/2輸出的感應電動機的單獨星形接法三角形接法。不會發(fā)生由并聯(lián)產(chǎn)生的磁路上的相互干涉，而且也沒有由于僅給一個定子繞組供電而產(chǎn)生的對磁特性的變化和轉(zhuǎn)矩特性的影響。但是，其切換裝置S2、S3、S4除了主開關(guān)裝置S1之外都能夠由以前容量的1/2左右的開關(guān)裝置所構(gòu)成，該開關(guān)裝置的個數(shù)與其它實施例所包含的都只有兩個至五個，該開關(guān)裝置可以廉價地實現(xiàn)。
下面，對由圖3的接法的感應電動機進行慣性大的負載的起動和運行的情況進行說明。在此情況下，在全部的開關(guān)裝置打開的狀態(tài)下，通過切換裝置，首先把開關(guān)裝置S3、S4閉合而把兩個三相定子繞組12、13接成并聯(lián)三角形接法，閉合開關(guān)裝置S1而給兩個三相定子繞組12、13供電，然后，在到達額定轉(zhuǎn)數(shù)之后，打開開關(guān)裝置S3而僅把一個三相定子繞組12接成三角形接法(單三角形)，而僅給一個定子繞組供電。各個接法下的轉(zhuǎn)矩·電流·輸入特性與圖4、圖5、圖6所示的相同。
作為慣性大的負載的沖壓機、粉碎機等，在起動時需要大轉(zhuǎn)矩，而一旦到達額定轉(zhuǎn)數(shù)時，就不需要大轉(zhuǎn)矩。這樣，閉合開關(guān)裝置S3、S4，用圖3的并聯(lián)三角形接法起動三相定子繞組12、13，在額定轉(zhuǎn)數(shù)以后，本發(fā)明的感應電動機，通過由切換裝置25進行的切換，打開開關(guān)裝置S3而僅把一個三相定子繞組12接成三角形接法，而切換成僅給一個定子繞組供電的連續(xù)運行(圖4的單三角形接法)。由此，運行中，把正常的額定電流大大減小而成為節(jié)電運行。即電流和轉(zhuǎn)矩為1/2。但是此時的起動轉(zhuǎn)矩大于并聯(lián)三角形接法的額定轉(zhuǎn)矩。
在使用減速器的粉碎機的起動中，由于起動時反而是較低的轉(zhuǎn)矩，而閉合開關(guān)裝置S4來把一個三相定子繞組12接成三角形接法，就能僅給一個定子繞組供電(圖4的單三角形接法)來進行起動，在以較大負載運行時，通過把兩個三相定子繞組12、13接成并聯(lián)三角形接法(圖4的并聯(lián)三角形接法)而供電，就能得到大轉(zhuǎn)矩。
下面對由圖3的接法的感應電動機的驅(qū)動裝置進行平方減低負載的泵、風扇的起動的情況進行說明。在此情況下，在全部的開關(guān)裝置打開的狀態(tài)下，由切換裝置，首先使切換裝置的開關(guān)裝置S3、S2閉合而把兩個定子繞組12、13接成并聯(lián)星形接法，閉合主開關(guān)裝置S1而給兩個定子繞組12、13供電，其次打開開關(guān)裝置S2、S3并閉合開關(guān)裝置S4而把一個定子繞組12接成三角形接法，僅給一個定子繞組12供電，第三閉合開關(guān)裝置S3而把兩個定子繞組12、13接成并聯(lián)三角形接法而給兩個定子繞組12、13供電。
泵或風扇是平方減低負載，起動時負載漸漸地增加，到達額定運行時，負載變大。在現(xiàn)有技術(shù)中，能夠通過從星形接法向三角形接法的切換來進行這些起動。本發(fā)明雖然也為同樣的切換方式，但由于設(shè)置兩組定子和轉(zhuǎn)子而構(gòu)成，就與以前的單體感應電動機的星-三角切換大為不同。即，兩組三相定子繞組12、13單獨地有效作用，對應于其起動期間的最后并聯(lián)三角形接法的電流和轉(zhuǎn)矩的比率就能確實地實現(xiàn)下列變化并聯(lián)星形(圖4的并聯(lián)星形接法)時為1/3，單獨三角形(圖4的單三角形接法)時為1/2，并聯(lián)三角形(圖4的并聯(lián)三角形接法)時為1，從而能夠軟起動，能夠比現(xiàn)有的星-三角起動大大提高起動特性。
圖7表示出了表示切換裝置25中的定子繞組12、13和開關(guān)裝置S的接線的接線圖的第二例。即，三相定子繞組12的一方通過主開關(guān)裝置S1連接到電源R、S、T上，三相定子繞組12的另一方連接到用于星形接法的開關(guān)裝置S2上。三相定子繞組12通過開關(guān)裝置S4接成三角形接法。三相定子繞組13的一方通過主開關(guān)裝置S1連接到電源R、S、T上，三相定子繞組13的另一方連接到用于星形接法的開關(guān)裝置S5上。三相定子繞組13通過開關(guān)裝置S6接成三角形接法。因而，三相定子繞組12通過開關(guān)裝置S2接成星形接法，通過開關(guān)裝置S4接成三角形接法。三相定子繞組13通過開關(guān)裝置S5接成星形接法，通過開關(guān)裝置S6接成三角形接法。
下面對由圖7的切換裝置的感應電動機來起動作為自備發(fā)電設(shè)備的負載的防災用泵或防災用風扇等平方減低負載的情況進行說明。在此情況下，由切換裝置進行下列起動在全部開關(guān)裝置打開的狀態(tài)下，首先使切換裝置S2、S5閉合而把兩個定子繞組12、13接成并聯(lián)星形接法，閉合主開關(guān)裝置S1而給兩個定子繞組12、13供電，其次打開一個定子繞組12的開關(guān)裝置S2并閉合開關(guān)裝置S4而接成三角形接法，第三打開三相定子繞組13的開關(guān)裝置S5并閉合開關(guān)裝置S6而把兩個定子繞組12、13接成并聯(lián)三角形接法。
由以上的接法切換所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的切換和伴隨著其的電流與輸入特性為下列這樣即，當以并聯(lián)星形接法進行起動時，與并聯(lián)三角形相比較，電流·轉(zhuǎn)矩的比率都為1/3。以并聯(lián)星形接法運行，在同負載轉(zhuǎn)矩的交點A(圖4)上，把一個三相定子繞組12接成三角形接法而切換成同另一方的三相定子繞組13的星形接法相并聯(lián)。此時的切換，單獨的三角形接法的三相定子繞組12的電流是并聯(lián)三角形接法的1/2，單獨的星形接法的三相定子繞組13是并聯(lián)三角形接法的1/6，因此，電流從比率1/3變?yōu)楸嚷?/6。進而，以并聯(lián)星形·三角形接法運行，在同負載轉(zhuǎn)矩的交點B上，切換為下一個并聯(lián)三角形接法。此時的電流從比率4/6變?yōu)楸嚷?。
在最初的交點A上的電流變化是從1/3到4/6的變化。這就比現(xiàn)有的星-三角切換起動時的轉(zhuǎn)矩比率1/3到1的較大的變化要小得多。第二個交點B上的電流變化是從4/6到1，但是，在此時，由于為在額定轉(zhuǎn)數(shù)附近的切換，負載電流為非常小的值，則在此的4/6到1的變化所產(chǎn)生的影響與現(xiàn)有技術(shù)相比是非常小的。通過其切換裝置25，當把僅由單三角形接法所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩加到并聯(lián)星形接法之后時，就能進一步減小輸入和電流的變化率。由于這些方案象上述那樣是由兩個三相定子繞組構(gòu)成感應電動機，各組電動機可以有效作用而輸出為一體的轉(zhuǎn)矩。如果分別用相同容量的電動機構(gòu)成，各自的額定值是現(xiàn)有技術(shù)的1/2，應裝入的電路的容量與之成比例而變得廉價，性能價格兩方面都由很大的效果。
最后，圖8表示出了表示切換裝置25的定子繞組12、13和開關(guān)裝置S的接線的接線圖的第三例。即，三相定子繞組12的一方通過主開關(guān)裝置S1連接到電源R、S、T上，三相定子繞組12的另一方連接到用于三角形接法的三相定子繞組12的一側(cè)上。當三相定子繞組13通過開關(guān)裝置S3同三相定子繞組12并聯(lián)連接時，同時成為三角形接法。
下面對由圖8的切換裝置的感應電動機來驅(qū)動負載反復運行·停止或者負載反復高低運行的壓縮機等的情況進行說明。在此情況下，通過切換裝置25，起動時，閉合開關(guān)裝置S1、S3而把三相定子繞組12、13接成三角形接法來進行起動，在起動之后，打開開關(guān)裝置S3而切換成僅給兩個三相定子繞組12、13中的三相定子繞組12供電。在高負載時，閉合開關(guān)裝置S3而給兩個三相定子繞組12、13供電，在低負載時打開開關(guān)裝置S3而僅給一個三相定子繞組12供電。
雖然對小型的壓縮機不成問題，但是，若為大型的壓縮機，反復進行運行·停止，以星-三角起動，起動轉(zhuǎn)矩不夠，而使電動機變?yōu)楦笮偷?，在直接起動中，不能耐反復進行運行·停止。這樣，使用具有大轉(zhuǎn)矩(兩個三相定子繞組12、13)和其二分之一(一個三相定子繞組12)的轉(zhuǎn)矩特性的感應電動機，僅在起動的瞬間以大轉(zhuǎn)矩(圖4的并聯(lián)三角形接法)進行起動，然后立即切換為二分之一的轉(zhuǎn)矩特性(圖4的單三角形接法)，由此，就能把大的起動電流迅速地減小到二分之一的程度，因而，電動機的溫升比現(xiàn)有的直接起動的情況要小。
對于在連續(xù)運行中反復進行高負載·低負載運行的情況，在現(xiàn)有的電動機上，由于高負載時和低負載時是以相同的轉(zhuǎn)矩運行，就不會適應于不消費空氣的低負載，而耗電量大。為此，雖然使用現(xiàn)有的星-三角起動而在低負載時接成星形接法來運行，但是，該星-三角的切換，星形接法時和三角形接法時的轉(zhuǎn)矩差較大，并且，由于會從電源上暫時切下，就要擔心接點的磨損等的維護。因而，用具有大轉(zhuǎn)矩(并聯(lián)三角形接法)和其二分之一轉(zhuǎn)矩特性(單三角形接法)的感應電動機，通過在高負載時以大轉(zhuǎn)矩運行，在低負載時以二分之一轉(zhuǎn)矩運行，就能在低負載時以小的耗電量運行，由于，大轉(zhuǎn)矩和二分之一轉(zhuǎn)矩的切換，不必把電源從一個三相定子繞組12上完全切下，而且切下的另一個三相定子繞組13的負載電流是額定時的約一半，因此，在開關(guān)裝置S的接點的磨損等的維護上，提高了可靠性。
在上述的實施例中，如果以例如圖7的接法來閉合開關(guān)裝置S2而接成單星形接法，就能成為圖4所示的并聯(lián)星形的轉(zhuǎn)矩特性的二分之一，而可以得到更適合于平方減低負載的轉(zhuǎn)矩特性。
根據(jù)上述內(nèi)容，為了針對慣性大的負載，在起動時消耗了合成輸出的運行中無用的電力，或者，作為通用的電動機要特別抑制起動時的電流，由于設(shè)置了以上述為目的的驅(qū)動裝置，就變?yōu)樘厥庥猛鞠碌碾妱訖C，但是，根據(jù)本發(fā)明，提供一種廉價的感應電動機及其起動方法，以通用的感應電動機，不必選擇負載，而且不需要特別昂貴的驅(qū)動裝置，即使作為大慣性負載用的電動機、作為自備發(fā)電設(shè)備用的負載、及作為反復起動·停止或在負載時和無負載時使用輸出的壓縮機的電動機，也能充分發(fā)揮作為感應電動機的能力，而且在任何用途中能夠高效地使用。
權(quán)利要求
1.一種給感應電動機供電的方法，包括第一動力發(fā)生部，由第一轉(zhuǎn)子和與其相對并繞制了第一定子繞組的第一定子構(gòu)成；第二動力發(fā)生部，由第二轉(zhuǎn)子和與其相對并繞制了第二定子繞組的第二定子構(gòu)成，上述第一和第二動力發(fā)生部連接到感應電動機的同一負載上，給上述第一和第二動力發(fā)生部的各個定子繞組供電，其特征在于，該方法包括第一步驟，把上述第一和第二定子繞組分別接成星形接法來供電；第二步驟，把上述第一定子繞組仍接成星形接法，把上述第二定子繞組切換成三角形接法來供電；第三步驟，把上述第二定子繞組仍接成三角形接法，把上述第一定子繞組切換成三角形接法來供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的給感應電動機供電的方法，其特征在于，進一步包括第四步驟，在上述第二步驟之后，停止給作為星形接法的上述第一定子繞組供電，就進行給作為三角形接法的上述第二定子繞組的供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的給感應電動機供電的方法，其特征在于，進一步包括第五步驟，在上述第四步驟之后，仍繼續(xù)給作為三角形接法的上述第二定子繞組的供電，再把上述第一定子繞組接成星形接法來供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的給感應電動機供電的方法，其特征在于，進一步包括第六步驟，在上述第一步驟之前，僅把上述第一和第二定子繞組中的任一個接成星形接法來供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的給感應電動機供電的方法，其特征在于，上述感應電動機是單一的感應電動機，在同一轉(zhuǎn)軸上具有置于預定間隔的上述第一和第二轉(zhuǎn)子，上述第一和第二定子設(shè)在上述第一和第二轉(zhuǎn)子的周圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的給感應電動機供電的方法，其特征在于，上述感應電動機包括由上述第一轉(zhuǎn)子和上述第一定子組成的第一感應電動機和由上述第二轉(zhuǎn)子和上述第二定子組成的第二感應電動機。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的給感應電動機供電的方法，其特征在于，上述第一和第二感應電動機的轉(zhuǎn)軸都直接聯(lián)結(jié)到上述負載上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的給感應電動機供電的方法，其特征在于，上述第一感應電動機的轉(zhuǎn)軸直接聯(lián)結(jié)到上述負載上，同時，上述第二感應電動機的轉(zhuǎn)軸通過傳動裝置同上述負載聯(lián)結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的給感應電動機供電的方法，其特征在于，述第一和第二感應電動機的轉(zhuǎn)軸分別通過傳動裝置聯(lián)結(jié)到上述負載上。
全文摘要
一種感應電動機的驅(qū)動裝置，包括兩個轉(zhuǎn)子9，在同一轉(zhuǎn)軸2上支撐著兩個轉(zhuǎn)子鐵芯3、4并分別把導體形成為籠形；兩個定子14、15，分別同該兩個轉(zhuǎn)子9相對，繞制著定子繞組12、13；切換裝置25，依次切換一個定子繞組12和另一個定子繞組13的兩個或一個來進行供電。通過上述結(jié)構(gòu)，謀求改善感應電動機的起動特性和運行特性，擴大感應電動機的用途，提高使用效率及節(jié)電。
文檔編號H02P1/56GK1158512SQ9611739
公開日1997年9月3日 申請日期1996年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月22日
發(fā)明者佐竹覺, 檜高學, 熊本一夫, 正木忠司 申請人:株式會社佐竹制作所