專利名稱：一種繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)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電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行的勵(lì)磁方法及實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置，屬 于電動(dòng)機(jī)輔助設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大型繞線式異步電動(dòng)機(jī)，在實(shí)際運(yùn)行中，由于功率因數(shù)較同步機(jī)滯后，很容易消耗 電網(wǎng)無功功率；實(shí)際運(yùn)行時(shí)，人們總希望讓它運(yùn)行在同步狀態(tài)，這樣，電動(dòng)機(jī)本身就不 會(huì)消耗無功功率，甚至向電網(wǎng)回饋無功功率，因此，繞線式電動(dòng)機(jī)的同步化是一項(xiàng)節(jié)能 的好措施、好方法，對(duì)推動(dòng)節(jié)能工作有積極意義。
異步電動(dòng)機(jī)分為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞線型異步電動(dòng)機(jī)，其本質(zhì)區(qū)別是轉(zhuǎn)子上鼠籠 型機(jī)為澆鑄銅條或鋁條，靠?jī)啥硕谁h(huán)澆鑄在一起，不可按相分開，因此鼠籠型電動(dòng)機(jī)不 能采用傳統(tǒng)意義上的同步化方式，即轉(zhuǎn)子通勵(lì)磁電流的辦法來實(shí)現(xiàn)。而繞線式異步電動(dòng) 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?jī)?yōu)化啟動(dòng)方 式用，因此便于選擇勵(lì)磁方式實(shí)施勵(lì)磁供電。所以繞線式異步電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)意義上 的用轉(zhuǎn)子加勵(lì)磁的方式同步化。
大型繞線式異步電動(dòng)機(jī)在同步化時(shí)遇到的最大障礙是過載能力，而過載能力取決于 勵(lì)磁電流的大小，勵(lì)磁電流的大小受轉(zhuǎn)子繞組通電能力的制約，電流過大會(huì)造成轉(zhuǎn)子繞 組發(fā)熱，溫升過高，影響轉(zhuǎn)子壽命，甚至直接損壞絕緣而燒毀，造成電機(jī)事故。因此， 電動(dòng)機(jī)的同步化后過載能力低是由于轉(zhuǎn)子繞組的載流能力所決定的。目前，繞線式異步 電動(dòng)機(jī)同步化后的過載能力一般都會(huì)由對(duì)應(yīng)的同步電動(dòng)機(jī)的過載能力入=2~2.5降為X=l 左右，下降十分顯著。因此，繞線式異步電機(jī)同步化后一般不考慮頻繁強(qiáng)勵(lì)，這種同步 化后的電動(dòng)機(jī)也因此常用于風(fēng)機(jī)，泵類等較穩(wěn)定的負(fù)載，而少用于軋鋼等沖擊較大而頻 繁強(qiáng)勵(lì)的負(fù)載。
不管用于什么負(fù)載同步化后勵(lì)磁的電流較大值運(yùn)行則是不可避免的，由于繞線式電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)非常有限，根本無法和相應(yīng)的同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組相提并論， 因此，電動(dòng)機(jī)仍需一定帶載能力，就要求轉(zhuǎn)子有相應(yīng)的勵(lì)磁磁勢(shì)與之對(duì)應(yīng)，強(qiáng)大的勵(lì)磁 磁勢(shì)需要較多的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁匝數(shù)和相應(yīng)的勵(lì)磁電流來保障。而在繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化
3過程，通常是借用異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組作為勵(lì)磁繞組，因此不能再去增加勵(lì)磁繞組的匝 數(shù)，只有靠增大勵(lì)磁電流的辦法提供強(qiáng)大的勵(lì)磁磁勢(shì)，采用低匝數(shù)，大電流的勵(lì)磁方式。
大電流的輸送為勵(lì)磁電源及輸送環(huán)節(jié)提出了更高的要求。但當(dāng)電流達(dá)到一定程度 電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范中認(rèn)為在2000A 3000A應(yīng)采用無刷方式，而無刷勵(lì)磁傳統(tǒng)上都是靠?jī)?nèi)置
在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的定子勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子發(fā)電的方式，即電動(dòng)機(jī)內(nèi)附帶一臺(tái)發(fā)電機(jī)的方式解決， 但在異步電動(dòng)機(jī)同步化的電機(jī)內(nèi)部則不具備這樣的先天條件。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和解決中面臨的問題，如果能在技術(shù)上提出大型繞線式異步電 動(dòng)機(jī)同步化的勵(lì)磁新方案將是一個(gè)重要的突破，這將解決大型繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化 存在的勵(lì)磁電流過小、不能內(nèi)置勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)等一系列難以解決的問題，為大型繞線式異 步電動(dòng)機(jī)同步化開辟一條新路。
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?yàn)榇笮屠@線異步電動(dòng)機(jī)的同步化供給無 刷勵(lì)磁電流的新的無刷勵(lì)磁方法及裝置。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是 一種繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁方法
a. 在繞線式異步電動(dòng)機(jī)外設(shè)置一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，由勵(lì)磁發(fā)電機(jī)向繞線式異步電動(dòng)機(jī) 提供勵(lì)磁電流；
b. 勵(lì)磁發(fā)電機(jī)與繞線式異步電動(dòng)機(jī)采用無刷連接方式連接。
一種實(shí)現(xiàn)上述方法的繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁裝置，它由勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、 軸承座和整流裝置組成，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)安裝在軸承座上，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸和繞線式異步電 動(dòng)機(jī)的非負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸剛性同心相連，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的定子上有勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn) 子通過整流裝置與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組相連接。
上述繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁裝置，所述的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組極數(shù)與 繞線式異步電動(dòng)機(jī)定子極數(shù)一致。
上述繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁裝置，所述的整流裝置是全波橋式整流， 整流橋安裝在勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)。
本發(fā)明通過外置旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁的方法和裝置給同步化的繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組 提供大電流電源，解決了現(xiàn)有的大型繞線式異步電動(dòng)機(jī)在同步化時(shí)遇到的勵(lì)磁電流過小 的問題，保證了主電機(jī)的正常勵(lì)磁。這種方法和裝置采用最簡(jiǎn)單的思路和設(shè)計(jì)，解決了 長(zhǎng)期以來難以解決的問題，取得了意想不到的良好效果，為大型繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化開辟了一條新路，必將為電力行業(yè)的節(jié)能做出貢獻(xiàn)。
圖1是本發(fā)明的繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁裝置連接示意圖； 圖2是勵(lì)磁發(fā)電機(jī)發(fā)電輸出原理圖。
圖中標(biāo)記如下軸承座l、 2、 3、 4、繞線式異步電動(dòng)機(jī)5、勵(lì)磁發(fā)電機(jī)6
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁方法及實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置。
本發(fā)明提出的方法是在繞線式異步電動(dòng)機(jī)外設(shè)置一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，由勵(lì)磁發(fā)電機(jī) 向繞線式異步電動(dòng)機(jī)提供勵(lì)磁電流；勵(lì)磁發(fā)電機(jī)與繞線式異步電動(dòng)機(jī)采用無刷連接方式 連接。這個(gè)方法解決了大型繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化存在的勵(lì)磁電流過小、不能內(nèi)置勵(lì) 磁電動(dòng)機(jī)等一系列難以解決的問題。
圖1顯示，本發(fā)明通過外置勵(lì)磁發(fā)電機(jī)給同步化的繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組提供大電流 電源。外置勵(lì)磁發(fā)電機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)的非負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸剛性同心相連，勵(lì)磁發(fā)電機(jī) 的定子上有勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組相連接。勵(lì)磁 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組極數(shù)與繞線式異步電動(dòng)機(jī)定子極數(shù)一致。勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞線式異步 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組之間有全波橋式整流裝置，整流橋安裝在勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)。
圖2顯示，該勵(lì)磁發(fā)電機(jī)不同于普通發(fā)電機(jī)，普通發(fā)電機(jī)是轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁，發(fā)電由 定子繞組引出該發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)恰恰相反，由定子提供勵(lì)磁所發(fā)電由轉(zhuǎn)子引出，定子磁極 繞組由外電源提供勵(lì)磁電流并可調(diào)，用于保證主電動(dòng)機(jī)的正常勵(lì)磁。
本發(fā)明的工作原理如下-
繞線式異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中帶動(dòng)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸和繞線式異步電動(dòng)機(jī) 的非負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸剛性同心相連，在發(fā)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組上施加預(yù)先設(shè)定好的勵(lì)磁電源， 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子就會(huì)發(fā)出電流，所發(fā)三相交流電經(jīng)全波橋式整流出直流電提供給繞線式異步 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組形成勵(lì)磁磁勢(shì)使異步電動(dòng)機(jī)工作在同步狀態(tài)，且該勵(lì)磁電流的大小可 直接由勵(lì)磁發(fā)電機(jī)定子勵(lì)磁電流來控制，雖然這一控制響應(yīng)有一定時(shí)間的延遲，但由于 繞線式異步電動(dòng)機(jī)和同步化后的過載能力明顯減低，不太適應(yīng)于頻繁強(qiáng)勵(lì)的場(chǎng)合。所以 這樣響應(yīng)遲緩恰與主電機(jī)拖動(dòng)恒定負(fù)載相適應(yīng)，可謂恰到好處。
本發(fā)明的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組極數(shù)與同步化電動(dòng)機(jī)定子極數(shù)一致，同時(shí)全波橋式整 流電路內(nèi)置于勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，隨勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，所以勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子需 經(jīng)動(dòng)平衡試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1. 一種繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁方法，其特征在于a. 在繞線式異步電動(dòng)機(jī)外設(shè)置一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，由勵(lì)磁發(fā)電機(jī)向繞線式異步電動(dòng)機(jī)提供勵(lì)磁電流；b. 勵(lì)磁發(fā)電機(jī)與繞線式異步電動(dòng)機(jī)采用無刷連接方式連接。
2. —種實(shí)現(xiàn)上述方法的繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁裝置，它由外置勵(lì)磁發(fā) 電機(jī)[6]、軸承座[3]、 [4]和整流裝置組成，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)[6]安裝在軸承座[3]、 [4]上，勵(lì)磁 發(fā)電機(jī)[6]轉(zhuǎn)軸和繞線式異步電動(dòng)機(jī)[5]的非負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸剛性同心相連，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)[6]的定 子上有勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)[6]的轉(zhuǎn)子通過整流裝置與繞線式異步電動(dòng)機(jī)[5]的轉(zhuǎn)子繞組 相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁裝置，其特征在于 所述的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)[6]轉(zhuǎn)子繞組極數(shù)與繞線式異步電動(dòng)機(jī)[5]定子極數(shù)一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁裝置，其特征在于 所述的整流裝置是全波橋式整流，整流橋安裝在勵(lì)磁發(fā)電機(jī)[6]的轉(zhuǎn)子內(nèi)。
全文摘要
一種繞線式異步電動(dòng)機(jī)同步化的無刷勵(lì)磁方法及裝置，屬于電動(dòng)機(jī)輔助設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，所要解決的技術(shù)問題是設(shè)計(jì)一種能夠?yàn)榇笮屠@線異步電動(dòng)機(jī)的同步化提供無刷勵(lì)磁的方法及裝置，其技術(shù)方案是在繞線式異步電動(dòng)機(jī)外設(shè)置一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，由勵(lì)磁發(fā)電機(jī)向繞線式異步電動(dòng)機(jī)提供勵(lì)磁電流，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸和繞線式異步電動(dòng)機(jī)的非負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸剛性同心相連，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的定子上有勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過整流裝置與繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組相連接。本發(fā)明通過外置無刷勵(lì)磁的方式給同步化的繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組提供大電流電源，解決了現(xiàn)有的大型繞線式異步電動(dòng)機(jī)在同步化時(shí)遇到的勵(lì)磁電流過小、不能內(nèi)置勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)等一系列難以解決的問題。
文檔編號(hào)H02P1/26GK101534079SQ200910074138
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)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(qǐng)人:邯鄲鋼鐵股份有限公司;河北鋼鐵集團(tuán)有限公司