專利名稱：一種繞線式異步電動機同步化的投勵方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將繞線式異步電動機異步啟動后牽入同步運行的投勵方法及裝置，屬電動機
背景技術(shù)：
繞線式電動機廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其工作方式一般是異步運行，繞線式電動機的同步運行，將改善其能耗性能并有利于電網(wǎng)。目前，大型繞線式電動機同步運行的方法是采用變頻裝置啟動電動機，其做法是將電機轉(zhuǎn)子三相中的任意兩相短接為一端，與第三相之間加入直流電，然后變頻裝置從零赫茲開始增加頻率，啟動過程中電機一直處于同步狀態(tài)。由于這種啟動方式采用變頻裝置，因此投入很大，操作步驟也很繁瑣。如果先異步啟動電動機，然后牽入同步，則會降低投入，棄繁就簡，但這樣必然要面臨如何將異步運行的繞線式電動機順利牽入同步的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種經(jīng)濟實用、簡便易行的繞線式異步電動機同步化的投勵方法及裝置。
本發(fā)明所稱問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種繞線式異步電動機同步化的投勵方法，它先以異步方式啟動電動機，使之異步啟動到亞同步狀態(tài)，再將一附加電阻Rf串入轉(zhuǎn)子中的一相，通過檢測轉(zhuǎn)子電壓波形，實現(xiàn)順極投勵，具體步驟如下a.將繞線電動機轉(zhuǎn)子繞組接通異步啟動裝置11，定子接通電源，使電動機啟動并異步運轉(zhuǎn)至亞同步狀態(tài)；b.將電動機轉(zhuǎn)子三相中的任意兩相短接為一端，并與第三相之間接入附加電阻Rf；c.檢測附加電阻Rf兩端電壓波形；
d.當附加電阻Rf兩端電壓為負半周時開始加入勵磁電壓，并同時靠負半波和觸發(fā)電路斷開附加電阻Rf。
上述繞線式異步電動機同步化的投勵方法，所述異步啟動裝置采用液體電阻軟啟動模式，它以液體電阻R1、R2、R3為啟動電阻，所述液體電阻由液阻箱中固定電極板和移動電極板之間的電解液形成，啟動后，逐漸減小移動電極板和固定電極板之間的距離，使串入電機轉(zhuǎn)子回路的液體電阻逐步變小至零，使電動機運行在異步額定轉(zhuǎn)速及以上。
上述繞線式異步電動機同步化的投勵方法，所述附加電阻Rf的阻值為5～15Rz姆，其中，Rz為電機轉(zhuǎn)子一相與其他兩相并聯(lián)后串聯(lián)之繞組阻抗。
一種繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，它由勵磁電源12、晶閘管SCR、觸發(fā)電路、二極管D、附加電阻Rf、異步啟動裝置以及接觸器CJ1、CJ2組成，所述晶閘管SCR與二極管D反并聯(lián)連接后，與附加電阻Rf串接后，接于勵磁電源12，并同時也經(jīng)接觸器CJ1的常開觸點連接電動機轉(zhuǎn)子三相繞組，接觸器CJ1的三個常開觸點中有兩個常開觸點的一側(cè)短接在一起；所述晶閘管SCR的控制極接觸發(fā)電路，所述異步啟動裝置經(jīng)接觸器CJ2的常開觸點連接電動機轉(zhuǎn)子三相繞組。
上述繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，所述異步啟動裝置由液阻箱1、固定電極板2、移動電極板組件、移動電極板驅(qū)動裝置以及導(dǎo)電液體8組成，所述液阻箱1為絕緣材料制成的箱體；所述移動電極板組件由移動電極板9和隔離板4組成，隔離板4為豎直放置于液阻箱1內(nèi)部的兩塊平行絕緣板，隔離板的上端由液阻箱頂板上的平行豁口伸出，移動電極板9為與兩塊隔離板4下端連接的長條狀水平導(dǎo)電金屬板；所述固定電極板2為與移動電極板9相隔的水平導(dǎo)電金屬板，固定電極板設(shè)置三塊，間隔配置，由螺柱3兼作固定電極板的接線端子；所述移動電極板驅(qū)動裝置由齒條5、齒輪7及伺服電機6組成，齒條5下端與隔離板4的上端連接，并經(jīng)齒輪7與伺服電機6構(gòu)成傳動關(guān)系；所述導(dǎo)電液體8灌裝于液阻箱1內(nèi)。
上述繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，所述異步啟動裝置增設(shè)短封接觸器CJ3，短封接觸器CJ3的三個常開觸點一端分別連接三個液體電阻R1、R2、R3，另一端短接在一起。
上述繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，所述導(dǎo)電液體8為電解質(zhì)溶液。
本發(fā)明使用時，先用異步啟動裝置啟動電動機，使電動機異步運轉(zhuǎn)于亞同步狀態(tài)，再將附加電阻Rf串入轉(zhuǎn)子中的一相，附加電阻Rf可維持電機轉(zhuǎn)子電流，保持電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，并給勵磁電源提供轉(zhuǎn)子電壓波形，勵磁電源于附加電阻Rf兩端電壓負半周開始提供勵磁電流，同時觸發(fā)電路及轉(zhuǎn)子負半波使晶閘管SCR截止，斷開附加電阻Rf，從而實現(xiàn)電動機的同步運轉(zhuǎn)。本發(fā)明不僅能使繞線式電動機異步啟動后順利牽入同步，而且經(jīng)濟實用、簡便易行。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的電原理圖。
圖2是液體電阻軟啟動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各標號為1、液阻箱，2、固定電極板，3、螺柱，4、隔離板，5、齒條，6、伺服電機，7、齒輪，8、導(dǎo)電液體，9、移動電極板，10、減速機，11、異步啟動裝置，12.勵磁電源，M、繞線電動機，D、二極管，SCR、晶閘管，CJ1～CJ3、接觸器。
圖1中，A、B、C為電源的三個相線。異步啟動裝置為液體電阻啟動裝置，觸發(fā)電路的邏輯關(guān)系很容易由PLC或CPU實現(xiàn)。
圖2中，三個螺柱3即為接線端子，分別與電動機轉(zhuǎn)子的三相繞組相連接。液阻箱中注入電解液，如水、鹽水等形成水電阻。通過調(diào)整電解液的濃度可以調(diào)整水電阻的阻值，合理設(shè)計水電阻R1、R2、R3的阻值，使之與電機轉(zhuǎn)子電抗值相配。經(jīng)試驗，當水電阻阻值在1.2倍轉(zhuǎn)子阻抗至1.5倍轉(zhuǎn)子阻抗之間時，電機定子直接接入電網(wǎng)啟動，啟動電流可控制在額定電流以下。隔離板4除拖動移動電極板9外，還有隔離導(dǎo)電液體8的作用，使三塊固定電極板2之間橫向電流盡可能小，因此它的前后方向尺寸應(yīng)盡可能大，這樣可使三個水電阻R1、R2、R3基本相等，且隔離效果更好。三塊固定電極板分別設(shè)置在兩塊隔離板4的中間和兩側(cè)，固定電極板2通過螺柱3固定在液阻箱頂板上，螺柱3兼作接線端子。
圖2中，三塊固定電極板2與移動電極板9之間的導(dǎo)電液體8所形成的三個水電阻R1、R2、R3為啟動電阻，電機轉(zhuǎn)子每相繞組經(jīng)滑環(huán)、水電阻R1、R2、R3與移動電極板9相連。電機啟動后，伺服電機6驅(qū)動齒條5，使移動電極板9與固定電極板2的距離逐漸減小，串入電機轉(zhuǎn)子的水電阻也會逐漸減小，且保持了R1、R2、R3的嚴格一致，實現(xiàn)了在電機定子直接接入電網(wǎng)情況下，以小于額定電流的啟動電流啟動電機。啟動結(jié)束后，短封接觸器CJ3吸合，電機就可以異步運行。
本發(fā)明采用異步啟動的方法啟動電機，再將電機順利牽入同步。其工作過程及原理是a.繞線電動機轉(zhuǎn)子繞組接異步啟動裝置，定子接通電源，使電動機異步運轉(zhuǎn)于亞同步狀態(tài)閉合接觸器CJ2，然后接通定子電源，電動機利用異步啟動裝置實現(xiàn)軟啟動。電機異步啟動達到異步額定轉(zhuǎn)速后，接觸器CJ3閉合，使繞線電機轉(zhuǎn)子中的三相通過滑環(huán)短接。此時，電機已運行在亞同步轉(zhuǎn)速(所謂亞同步是指電機轉(zhuǎn)速低于但接近于同步轉(zhuǎn)速)，是牽入同步的較好時機。
b.將電動機轉(zhuǎn)子三相中的任意兩相短接為一端，并與第三相之間接入附加電阻Rf在電機亞同步狀態(tài)下，先閉合接觸器CJ1，然后斷開接觸器CJ2。此時，觸發(fā)電路控制SCR半波全角度導(dǎo)通。由于晶閘管SCR與二極管D的反并聯(lián)電路具有雙向?qū)щ娦?，因而它等效于一條短接導(dǎo)線，可視為附加電阻Rf兩端與電動機轉(zhuǎn)子繞組直接連接。這樣，使得轉(zhuǎn)子三相中的兩相短接與另一相通過Rf相連，電機處于不平衡啟動狀態(tài)，對轉(zhuǎn)子電流有影響但不大，電動機仍可運轉(zhuǎn)于亞同步狀態(tài)。
c.檢則附加電阻Rf兩端電壓波形。勵磁電路從附加電阻Rf兩端采集電壓信號，根據(jù)該信號的極性，可判斷轉(zhuǎn)子電流的方向，為實現(xiàn)負半周順極投勵作好準備。附加電阻Rf取小值，投勵檢測過程中，轉(zhuǎn)子三相受力不會出現(xiàn)嚴重不均，電機轉(zhuǎn)速不會明顯下降，這對順利投勵是非常重要的。
d.于附加電阻Rf兩端電壓負半周開始加入勵磁電壓，斷開附加電阻Rf勵磁電路從附加電阻Rf上獲取轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓信息后，于附加電阻Rf兩端電壓負半周開始加入勵磁電壓，同時，觸發(fā)電路及負半波感應(yīng)電壓使晶閘管SCR截止。此時，二極管D加有反向電壓也處于截止狀態(tài)，附加電阻Rf可視為已斷開，順極投勵完成。
權(quán)利要求
1.一種繞線式異步電動機同步化的投勵方法，其特征是，它先以異步方式啟動電動機，使之異步運轉(zhuǎn)于亞同步狀態(tài)，再將一附加電阻Rf串人轉(zhuǎn)子中的一相與另兩相短接點之間，通過檢測轉(zhuǎn)子電壓波形，實現(xiàn)順極投勵，具體步驟如下a.將繞線電動機轉(zhuǎn)子繞組接通異步啟動裝置，定子接通電源，使電動機啟動并異步運轉(zhuǎn)至亞同步狀態(tài)；b.將電動機轉(zhuǎn)子三相中的任意兩相短接為一端，并與第三相之間接入附加電阻Rf；c.檢測附加電阻Rf兩端電壓波形；d.當附加電阻Rf兩端電壓為負半周時開始加入勵磁電壓，并同時斷開附加電阻Rf。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述繞線式異步電動機同步化的投勵方法，其特征是，所述異步啟動裝置采用液體電阻軟啟動模式，它以液體電阻R1、R2、R3為啟動電阻，所述液體電阻由液阻箱中固定電極板和移動電極板之間的電解液形成，啟動后，逐漸減小移動電極板和固定電極板之間的距離，使串人電機轉(zhuǎn)子回路的液體電阻逐步變小至零，使電動機運行在異步額定轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述繞線式異步電動機同步化的投勵方法，其特征是，所述附加電阻Rf的阻值為5～15Rz歐姆，其中，Rz為電機轉(zhuǎn)子一相與其他兩相并聯(lián)后串聯(lián)之繞組阻抗。
4.一種繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，其特征是，它由勵磁電源12、晶閘管SCR、觸發(fā)電路、二極管D、附加電阻Rf、異步啟動裝置以及接觸器CJ1、CJ2組成，所述晶閘管SCR與二極管D反并聯(lián)連接后，與附加電阻Rf串接后，接于勵磁電源12，并同時也經(jīng)接觸器CJ1的常開觸點連接電動機轉(zhuǎn)子三相繞組，接觸器CJ1的三個常開觸點中有兩個常開觸點的一側(cè)短接在一起；所述晶閘管SCR的控制極接觸發(fā)電路，所述異步啟動裝置經(jīng)接觸器CJ2的常開觸點連接電動機轉(zhuǎn)子三相繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，其特征是，所述異步啟動裝置由液阻箱1、固定電極板2、移動電極板組件、移動電極板驅(qū)動裝置以及導(dǎo)電液體8組成，所述液阻箱1為絕緣材料制成的箱體；所述移動電極板組件由移動電極板9和隔離板4組成，隔離板4為豎直放置于液阻箱1內(nèi)部的兩塊平行絕緣板，隔離板的上端由液阻箱頂板上的平行豁口伸出，移動電極板9為與兩塊隔離板4下端連接的長條狀水平導(dǎo)電金屬板；所述固定電極板2為與移動電極板9相隔的水平導(dǎo)電金屬板，固定電極板設(shè)置三塊，間隔配置，由螺柱3兼作固定電極板的接線端子；所述移動電極板驅(qū)動裝置由齒條5、齒輪7及伺服電機6組成，齒條5下端與隔離板4的上端連接，并經(jīng)齒輪7與伺服電機6構(gòu)成傳動關(guān)系；所述導(dǎo)電液體8灌裝于液阻箱1內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，其特征是，所述異步啟動裝置增設(shè)短封接觸器CJ3，短封接觸器CJ3的三個常開觸點一端分別連接三個液體電阻R1、R2、R3，另一端短接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，其特征是，所述導(dǎo)電液體8為電解質(zhì)溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述繞線式異步電動機同步化的投勵裝置，其特征是，所述附加電阻Rf的阻值為5～15Rz歐姆，其中，Rz為電機轉(zhuǎn)子一相與其他兩相并聯(lián)后串聯(lián)之繞組阻抗。
全文摘要
一種繞線式異步電動機同步化的投勵方法及裝置，屬電動機技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)方案是它先以異步方式啟動電動機，使之異步運轉(zhuǎn)于亞同步狀態(tài)，再將一附加電阻R
文檔編號H02P1/50GK1909356SQ20061004813
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者楊慶申 申請人:邯鄲鋼鐵股份有限公司