CN1007949B - 无刷起动的绕线型异步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于绕线型异步发动机的起动设备。它是把常规的绕线型异步电动机的滑环和电刷拿掉，将控制器装于现有电机拿掉了电刷和滑环端的轴上，使电动机不需要从机外进行人为的控制，直接合闸起动。其结构简单，维修方便，易于防火防爆，一次性投资可节省1/2～3/4。

Description

本发明属于绕线型异步电动机的起动设备。

绕线型异步电动机的起动，长期以来需要安装滑环，电刷，短路环，电缆线，接触器，继电器，电阻器或频敏变阻器等附属设备。必须将转子电流经滑环与电刷的滑动接触，再用电缆引到电阻器或频敏变阻器上去，通过增大转子电流的有功分量，人为地从机外通过控制设备改变其机械特性，以增大其起动转矩。其运行中操作复杂、易出事故、维修量大、不易防爆，起动设备的一次性投资较大。虽然曾有人试图把频敏变阻器装在取掉电刷和滑环的轴伸端，并把转子的引出线接到频敏变阻器上之后，实现该型电机的无滑环运行。结果因为装在轴上的频敏变阻器太重，即增大了电机转子的转动惯量，又加重了轴承的负担，还给电机的起动和制动带来了困难。尤其是在起动过程终了时，未对转子回路直接短路，稳定运行时的机械特性较软。

本发明的目的是提供一种可使绕线型异步电动机不装滑环、电刷、短路环及机外的电缆、接触器、继电器、电阻器或频敏变阻器等附属设备的无刷起动的绕线型异步电动机。

本发明是把常规的绕线型异步电动机的电刷和滑环拿掉之后，将研制的控制器装于现有电机滑环端的轴上，再将转子引出线的三相电流接于控制器的三相半控整流桥及其触发回路可控整流后，经过平波电抗器构成了转子回路的通路（见附图）;由半导体器件构成的控制器是随轴旋转运行的，具有良好的散热条件。一经完成了电机的起动任务之后，由于控制器上离心短路开关的动作，可将转子的引出线直接短路，三相半控桥的全部电路即退出了工作，可使电机保持固有的机械特性（还可用KLD短路KG1～3的触发回路，近似保持固有的机械特性）。

采用本发明的绕线型异步电动机，启动后不需要从机外进行人为的控制，可以在保证绕线型异步电动机机械特性的条件下，象起动鼠笼型电动机那样，直接合闸起动。

采用本发明的绕线型异步电动机，其机内外一整套起动设备，被浓缩成一体的小型控制器装在取掉滑环的电机轴上之后，其起动设备的一次性投资可节省 1/2 到 1/4 ，由于起动过程没有大电流流通的滑动接触，彻底的消除了滑环与电刷间的电火花和摩擦损失，可减少事故的发生。该起动装置结构简单，使用的元器件较少、具有维修方便、易于防爆、节约有色金属等原材料、节约起动设备的建筑面积、释放位势性负载时可以发电，利于节能。

附图为本发明的控制器电路原理接线图。图中D为绕线型异步电动机，a、b、c、为该电机转子的引出线。本发明的控制器主要是由构成三相半控整流桥的可控硅元件KG1～3、硅整流元件GZ1～3。平波电抗器PB及其续流二极管GZ₀组成。图中的KLD是离心短路开关，C1～6、D1～6、R1～6是三相半控整流桥触发回路和阻-容保护元件，XCKB1～3为旋转式触发控制变压器。

附图的电路为本发明的一个实施例，图中旋转式触发控制变压器XCKB1～3是本发明的主要部件，它可自适应的改变可控硅元件KG1～3的控制角α，从而可近似的完成频敏变阻器起动电机的过渡过程。

在电机合闸起动之后，由于电机是从静止状态开始升速的，控制器中旋转式触发控制变压器XCKB1～3的原边电压等于电机转子的电动势。即：

E₂＝4.44f₂w₂Kw₂φm （1）

因为起动瞬间f₂＝f₁，所以

E₂＝4.44f₁w₂Kw₂φm （2）

旋转式触发控制变压器XCKB1～3的原边为Y接线，并直接与转子的引出线连接。由式（2）可知，电机在起动瞬间及初转动阶段，旋转式触发控制变压器原边承受的电压和付边感应的电势都是较高的。由于旋转式触发控制变压器付边电势是按转子电压相反的方向对应的接于每相触发回路的，起动 瞬间这三相较高的付边电势，相当于在三相触发回路中显示出较大的电阻，对触发回路必然产生较大的电压降。因此，在电机起动瞬间及初转动阶段，相当于对可控硅元件KG1～3给出了较大的控制角。

用三相半控制整流桥控制的绕线型异步电动机转子回路的计算电阻为

Rj= (2r₂)/(1+cosa) （3）

式中：r₂为绕线型异步电动机转子电阻;

α为可控硅元件的控制角。

由式（1）和（2）可见，电机在起动过程中的转子电势，随转子频率f₂的下降而下降，那么旋转式触发控制变压器付边对触发回路显示的电阻值，亦将在起动过程中随电机转数的增加不断减少。由于控制回路电阻值的减少会引起可控硅元件控制角α的变小，据式（3）可见，α的变小必然会引起电机转子回路计算电阻的变小。所以，电动机一经起动之后，将会自适应的完成其起动的过渡过程。

据电机学的原理可知，如果使Rj的欧姆值与电机定、转子总电抗的欧姆值相等，电机将会产生最大的起动转短;根据电机产生最大起动转短的需要确定了Rj之后，再结合已知的电机转子电阻，则可按式（3）决定了电机起动时对可控硅元件应当给定的控制角α了（电机起动时可控硅元件的控制角α，可通过调整R1～3的阻值和选择旋转式触发控制变压器XCKB1～3的变比确定）。

依前所述，式（3）中的α角会因电机转数的上升而逐步变小。当α＝0时，则Rj≈r₂由此可见，在电机的起动过程中，其机械特性曲线将逐步的由陡变平，电机的机械特性将逐步的由软变硬。接近起动终了时，离心短路开关因电机转数上升动作后，将把转子引出线直接短路，这就模拟了频敏变阻器起动电机的过渡过程，达到了无刷起动绕线型异步电动机的目的。

Claims (1)

1、一种在取掉滑环位置上装有控制器的绕线型异步电动机，控制器包括主回路及触发电路，其特征在于：

a.主回路的转子引出线，经离心短路开关KLD常开触头，接三相半控整流桥的电源侧；

b.触发电路中，旋转式触发控制变压器XCKB1-3的原边为Y接线，并直接与转子的引线连接；旋转式触发控制变压器XCKB1-3的付边电势是按转子电压相反方向对应地接于每相触发回路。