專利名稱：一種高起動品質因數電機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬電機技術類，具體涉及一種新型高起動品質因數電機及其起動方法。
背景技術：
衡量電動機使用性能優(yōu)劣有三大指標。分別是高起動品質因數、高運行可靠性和 便于維護、優(yōu)良的運行性能指標。
最常見的鼠籠轉子異步電機，具有優(yōu)良的運行性能指標、高運行可靠性并且制造成 本低，得到了廣泛的使用。但是其起動性能特別差，起動品質因數很低，不能滿足較重 起動負載的工況。
為了滿足較重起動負載工況的要求，通常選擇繞線轉子異步電機。繞線轉子異步電 機具有較高的起動品質因數和優(yōu)良的運行性能指標，但是由于滑環(huán)電刷和轉子繞組的存 在使運行可靠性變得較差故障率高，維護工作量大。
實心轉子異步電動機具有非常高的起動品質因數和高可靠性，但其效率、功率因數 等運行性能卻特別不好，僅限使用于某些特殊工況。
綜上所述，所述三種常用電機的任何一種電機都不能同時滿足上述三大指標，最多 只能夠滿足其中的兩個。 發(fā)明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種具有高起動品質因數、高可靠性、優(yōu)良 運行性能的高起動品質因數電機產品。
本實用新型高起動品質因數電機，其特征在于包括實心轉子電機和鼠籠轉子電機， 實心轉子電機采用雙端出軸的雙軸伸結構，其中一個軸伸通過聯軸器與鼠籠轉子電機輸 出軸伸同軸線連接。
所述鼠籠轉子電機串聯有電抗器(或其他降壓設備)，以滿足降壓起動方式。實心轉
子電機和鼠籠轉子電機上連接起動運行控制電路， 一種簡單的方式為實心轉子電機M2 的三相交流電源線上串聯有交流接觸器KM2，鼠籠轉子電機M1的三相電源線上串聯有電 抗器XL和交流接觸器KMl， KMl和XL串聯后與KM2并聯經熔斷器FU外接電網，電抗器XL上并聯有交流接觸器KM3。
本實用新型由實心轉子電機和鼠籠轉子電機組成，采用雙電機接力起動或雙電機起 動、單電機運行的方法來實現高起動品質因數、高可靠性和優(yōu)良運行性能。
本實用新型的起動運行方法可由兩種形式
一是，雙電機接力起動、單電機運行首先實心轉子電機單機滿壓啟動，實心轉子 電機穩(wěn)定運行后，鼠籠轉子電機開始降壓起動并將鼠籠轉子電機加速至額定轉速，起動 過程結束，然后依次切除鼠籠轉子電機上的降壓設備和實心轉子電機的運轉使鼠籠轉子 電機滿電壓單獨帶載運行。
二是，雙電機同時起動、單電機運行鼠籠轉子電機和實心轉子電機雙機同時滿電 壓起動，電機加速至額定轉速運行，起動過程結束，然后將實心轉子電機從電網中切除， 切換為鼠籠轉子電機單電機運行。該方式比較適合起動負載重的設備。
本實用新型的優(yōu)點
本實用新型將實心轉子和鼠籠轉子電動機這兩種具有不同起動和運行特性的電機巧 妙的組合起來，使用雙電機接力起動或雙電機同時起動、單電機運行技術，在起動和運 行這兩個環(huán)節(jié)上發(fā)揮各自優(yōu)點，摒棄缺點，無滑環(huán)電刷、轉子無繞組，便于維護且運行 可靠，真正解決了長期困擾電機行業(yè)的"起動""運行""可靠性"三者不可兼得的難題， 實施方式簡單，易于推廣，完全可以滿足各種帶載起動的工況。

圖1為本實用新型的結構示意圖2為本實用新型電機的外接電網示意圖中l(wèi)實心轉子電機2聯軸器3鼠籠轉子電機
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 籠轉子電機M2實心轉子電機具體實施方式
以本實用新型在280千瓦8極6000伏高壓三相異步電機上的應用為例說明其結構方 式及其起動運行方法，但本實用新型并不限制于該電機。
圖1中公知結構的實心轉子電機1與鼠籠轉子電機3通過聯軸器2同軸線連接共同 構成一個同軸運行的電機。實心轉子異步電機，采用雙端出軸的雙軸伸結構， 一個軸伸 通過聯軸器2與鼠籠轉子電機3輸出軸伸連接，另一個軸伸向負載輸出和傳遞轉矩，實 心轉子電機l(起動電機)只在起動過程中工作。
實心轉子電機1，由于其只在起動過程中起作用，設計時可只考慮起動性能，使其 具有最適合的起動性能指標，本例指標為起動轉矩倍數2.1倍，起動電流倍數3.5倍。
圖1中鼠籠轉子電機是一臺標準設計的普通鼠籠轉子異步電動機，具有最優(yōu)的運行 性能指標，本例滿壓運行指標為各項指標滿足國家及行業(yè)標準,其中起動轉矩倍數l.l 倍，起動電流倍數4.3倍，起動品質因數僅為0.26。起動過程中采用串聯電抗器將電機 電壓降低到60%額定電壓進行降壓起動。
圖2為外接電網示意圖，實心轉子電機M2的三相交流電源線上串聯有交流接觸器 KM2，鼠籠轉子電機M1的三相電源線上串聯有電抗器XL (降壓設備)和交流接觸器KM1， KM1和XL串聯后與KM2并聯經熔斷器FU外接電網，電抗器XL上并聯有交流接觸器KM3。
起動運行方法l:雙電機接力起動、單電機運行
實心轉子電機單機起動起動時，交流接觸器KM2動作將實心轉子電機M2接入電網， 起動電流倍數3.5倍，起動轉矩倍數2.1倍，起動品質因數達到0.6。如果接近額定轉 速的負載為額定轉矩的恒轉矩負載，電機將在85%額定轉速穩(wěn)定運行，運行電流為1.4 倍額定電流。
鼠籠轉子電機接力起動實心轉子電機M2穩(wěn)定運行后，交流接觸器KM1動作將串聯 電抗器XL和鼠籠轉子電機M1接入電網，電機加速至接近額定轉速運行，起動過程結束。 由于是在85%額定轉速下以60%額定電壓進行降壓起動，鼠籠轉子電機起動電流倍數僅為 1.6倍，再加上實心轉子電機該轉速的運行電流倍數1.4倍，此時電網電流倍數為3.0 倍，仍小于初始起動電流倍數。
切換為單機運行起動過程結束后，交流接觸器KM3動作，切除串聯電抗器XL，電 機將加速至額定轉速運行，實現滿電壓下的雙機聯合運行，此時對于實心轉子電機M2 來說，轉子滑差較小，所負擔的負載很小，接近運行于空載狀態(tài)，但卻要從電網中吸取 無功功率，使運行性能變差。所以待雙機運行平穩(wěn)后，交流接觸器KM2再次動作將實心 轉子電機M2從電網中切除，鼠籠電機M1滿電壓單獨帶載運行，得到最優(yōu)的運行性能。 起動運行方法2:雙電機同時起動、單電機運行
為了得到更大的起動轉矩，采用鼠籠轉子電機和實心轉子電機雙機同時滿電壓起動， 電網起動電流倍數為7.8倍，起動轉矩倍數為3.2倍，起動品質因數為0.41。電機加速 至額定轉速運行，起動過程結束。此時將實心轉子電機從電網中切除，切換為鼠籠轉子 電機單電機運行，得到最優(yōu)的運行性能。
起動運行方法1具有最優(yōu)的起動品質因數和優(yōu)良的運行指標，雖然在接力起動時有二 次沖擊電流，但對電網的沖擊電流小于初始起動電流，鼠籠電機自身的起動電流更小， 電機繞組起動發(fā)熱和承受沖擊更小，電機更可靠。起動運行方法2同樣具有優(yōu)良的運行 指標，并且無二次沖擊電流，突出特點是起動轉矩最大，但起動電流很大起動品質因數 變差，相應的可靠性也變差，只適用于對起動轉矩要求特別高的個別工況。更重要的是 只要改變起動和切換的時機，可以在一臺套設備上方便的使用任何一種起動方法，這一 點尤其適用于諸如濕式球磨機之類靜負載變化特別大的設備，用起動運行方法1無法起 動時，可采用起動運行方法2起動更重的負載。
權利要求1、一種高起動品質因數電機，其特征在于包括實心轉子電機和鼠籠轉子電機，實心轉子電機采用雙端出軸的雙軸伸結構，其中一個軸伸通過聯軸器與鼠籠轉子電機輸出軸伸同軸線連接。
2、 根據權利要求l所述的高起動品質因數電機，其特征在于所述鼠籠轉子電機串聯 有降壓設備。
3、 根據權利要求1所述的高起動品質因數電機，其特征在于實心轉子電機M2的三 相交流電源線上串聯有交流接觸器KM2，鼠籠轉子電機M1的三相電源線上串聯有電抗器 XL和交流接觸器KM1， KM1和XL串聯后與KM2并聯經熔斷器FU外接電網，電抗器XL上 并聯有交流接觸器KM3。
專利摘要一種高起動品質因數電機，包括實心轉子電機和鼠籠轉子電機，實心轉子電機采用雙端出軸的雙軸伸結構，其中一個軸伸通過聯軸器與鼠籠轉子電機輸出軸伸同軸線連接。本實用新型采用雙電機接力起動或雙電機同時起動、單電機運行的方法來實現高起動品質因數、高可靠性和優(yōu)良運行性能。本實用新型將實心轉子和鼠籠轉子電動機這兩種具有不同起動和運行特性的電機巧妙的組合起來，在起動和運行這兩個環(huán)節(jié)上發(fā)揮各自優(yōu)點，摒棄缺點，無滑環(huán)電刷、轉子無繞組，便于維護且運行可靠，真正解決了長期困擾電機行業(yè)的“起動”“運行”“可靠性”三者不可兼得的難題，實施方式簡單，易于推廣，完全可以滿足各種帶載起動的工況。
文檔編號H02P1/16GK201185400SQ20082001799
公開日2009年1月21日 申請日期2008年3月1日 優(yōu)先權日2008年3月1日
發(fā)明者高明真 申請人:高明真