CN101320924B - 一种低压大功率多支路三相异步电动机 - Google Patents

Abstract

一种低压大功率多支路三相异步电动机，属于电机技术领域，包含有机座、定子绕组、转子、接线盒、风扇罩，定子绕组由多个能够产生旋转磁场，独立工作，带动转子转动的星型三相的分绕组组成，并对称分布在定子上，每个分绕组的三相引出线与设在异步电动机机体上的接线盒中之端子相连，与分绕组相连的接线盒中之输出端子、接触器、变频器和三相电源依次电连接，组成可单独控制的供电并联电路。本发明的优点是：有效的解决变频调速系统中低压大功率变频器冷却困难等问题；当电动机负载较小时，可轮流更换工作的并联支路，延长了电机和接触器的寿命；具有提高系统工作效率，节约能源等多处优点。

Description

一种低压大功率多支路三相异步电动机

技术领域

本发明属于电机技术领域，为一种低压大功率多支路三相异步电动机，涉及一种大型机械装备用的主驱动电机。

背景技术

中大型异步电动机主要作为矿山、石油、化工、电力以及给排水等系统的机械装备主驱动电机，为了减小电流，通常采用1kV以上电压等级。这种电压等级不仅给电机的设计、制造和维护带来诸多问题，更重要的是对于需要变速节能的传动系统，相应的高压变频器价格十分昂贵，且性能和可靠性都远不及低压变频器。若采用低压大功率异步电动机，其存在的问题主要为：电动机过大的电流会给电气控制系统增加麻烦。若采用变频调速，低压大功率变频器会受到电流能力的限制，并且当变频器功率超过280kW时，变频器需要采用水冷的方式冷却，给使用带来诸多不便，尤其是北方地区的户外使用，会带来诸多问题，水的处理、渗漏、防冻等问题，都给用户使用带来多种不便；其极限电流值要受到电力电子器件的限制，目前的极限值只能在1000A以内。

针对中大型三相异步电动机在工业系统应用中存在的诸多问题，目前国内外对该技术的研究比较活跃，申报了多项专利。代表性的发明专利有：2005年申请的发明专利(专利号：200520021864.8)“低压大功率三相异步电动机”，其特点在于，通过对低压电动机结构的改进，使相同中心高的电机输出功率比传统电机输出功率高两挡以上。但是其发明的目的回避了电动机较大电流对驱动系统所造成的诸多不利影响；2003年申请的发明专利(专利号：200320111619.7)“低压大功率变频调速三相异步电动机”，其特点在于电动机的最大转矩高，适合在各种需要变转速的环境工作，有较高的绝缘强度，避免了轴承的电侵蚀现象发生。但是其较低的电压等级所造成的变频器冷却问题并没有得到解决。2003年申请的发明专利(专利号：200320111621.4)“起重及冶金用低压大功率绕线转子电动机”，其特点在于其电压低，功率大，适用于驱动各种中、大型超重设备，具有较大的过载能力和较高的机械强度，但其绕线型转子在工业生产中具有较大的局限性，代表性不强，且自身仍然受到电动机极限电流的限制。以上发明都拘泥于对低压大功率异步电动机本身结构及性能的改进，并没有从根本上解决低压大功率异步电动机因为极限电流所带来的诸多不利因素。

发明内容

本发明提供一种低压大功率多支路三相异步电动机，其机械结构与普通低压大功率异步电动机基本相同，其组成包括：机座、左轴承外盖、左轴承内盖、左轴承套、左端盖、左轴承、定子、转子、接线盒、右轴承外盖、右轴承内盖、右轴承套、右端盖、右轴承、风扇罩，左轴承外盖和左轴承内盖通过螺栓安装在左轴承套上，左轴承套用螺栓安装在左端盖上，左端盖、接线盒通过螺栓分别安装在机座上，左轴承安装在转子上，定子直接安装在机座上，转子通过左轴承外盖、左轴承内盖、左轴承套、左端盖、左轴承、右轴承外盖，右轴承内盖，右轴承套、右端盖、右轴承、安装在机座上，右端盖通过螺栓安装在机座上。风扇罩安装在右端盖外，定子设有定子绕组，定子绕组由多个能够产生旋转磁场，独立工作，带动转子转动的星型三相分绕组组成，并对称分布在定子上，每个分绕组的三相引出线与设在异步电动机机体上的接线盒中之端子相连，与分绕组相连的接线盒中之输出端子、接触器、变频器和三相电源依次电连接，组成可单独控制的供电并联电路。

所说的星型三相分绕组，其组数小于或等于或2、3、4倍的电机极数。

本发明相比现有技术的有益效果是：由于本发明具备多条并联支路，分散了低压大功率异步电动机的极限电流，使原有大功率的异步电动机分解成多台小功率的电动机，每条并联支路相连的接触器或变频器所流过的电流都成倍减小，有效的解决以往低压大功率异步电动机存在的极限电流对电动机运行性能造成的影响，以及变频调速系统中低压大功率变频器冷却困难等问题；

本发明在工频电源供电的继电器控制系统中，各支路绕组直接通过接触器与工频电网相连，由于电动机的多条并联支路分散了原有低压大功率异步电动机的极限电流，通过每条支路接触器的电流成倍减小，避免了以往低压大功率电动机控制系统中，由于电弧的产生对接触器造成损害的现象。当电动机负载较小时，可轮流更换工作的并联支路，延长了电机和接触器的寿命；

本发明在变频调速系统中，每条支路和与其相连的通用低压变频器构成单独的回路，各回路间互不产生电磁干扰，当一条回路故障时，不影响其它回路的工作，工作性能较以往单台变频器驱动异步电动机更加可靠；通用低压变频器的使用，避免了以往高压变频器内部串联而成的电力电子器件对系统造成的不稳定性。本发明采用多台通用低压变频器为低压大功率多支路异步电动机联合供电，可以采用SPWM控制方式，输出电压波形好，降低了变频器的价格，保障了变频器运行的可靠性，变频器性价比显著提高。如上所述，本发明不仅解决了低压大功率异步电动机的电流等级问题，同时也解决了高压异步电动机变频调速系统中的电压等级问题；

本发明在变频调速系统中，因有多条并联支路将大功率电动机等分为多台小功率电动机，构成多台通用低压变频器联合为低压大功率异步电动机供电系统，系统配合PLC(或单片机)等CPU技术，可根据电动机负载的大小自动投切变频器，确保了每台小功率异步电动机都在额定状态下运行，系统运行效率大于90％，避免了矿山、石油、化工以及电力等企业机械驱动系统经常存在的“大马拉小车”现象，具有提高系统工作效率，节约能源等多处优点。此外，在负载基本稳定的工作情况下，可人为手动投切变频器，令每台通用低压变频器轮流运行，变频器的寿命得以提高；

本发明在工频电源供电下或是在变频调速系统中，都可使电动机的起动性能得到很大改善。以往低压大功率异步电动机在工作状态下电流已经接近极限电流，起动时电流将会更大。本发明在工频电源供电下，可通过人为闭合接触器，为单独支路供电，电动机空载起动，起动电流很小，之后按需要投入接触器令电动机投入运行；在变频调速系统中，当电动机起动时，可以由单台通用低压变频器供电，通过CPU技术的定时功能逐步投入其他通用低压变频器，电机平滑起动，起动电流很小，这种方案使电动机的起动方法产生了巨大变革。本发明特有的起动性能使电机在设计时，可以不必过多考虑起动转矩、起动电流问题，主要目标是追求高效率和高的过载能力。

附图说明

图1本发明低压大功率多支路三相异步电动机的外型装配示意图；

图2本发明低压大功率多支路三相异步电动机的外型装配左视图；

图3本发明低压大功率多支路三相异步电动机的接线盒示意图；

图4本发明低压大功率多支路三相异步电动机继电器驱动系统示意图。

图5本发明低压大功率多支路三相异步电动机变频驱动系统示意图。

图中1左轴承外盖、2左轴承内盖、3左轴承套、4左端盖、5左轴承、6定子、7转子、8接线盒、9机座、10右轴承外盖、11右轴承内盖、12右轴承套、13右端盖、14、右轴承、15风扇罩、8-1螺栓、8-2接线排、8-3接线斗、8-4接线盒座、16第一绕组、17第二绕组、18第三绕组、19第四绕组、20第五绕组、21第六绕组、22第七绕组、23第八绕组、24、变频器1、25、变频器2、26、变频器3、27、变频器4。

具体实施方式

下面结合附图对本发明之实施方式作详细描述：

例1：

低压大功率多支路三相异步电动机由机座9、左轴承外盖1、左轴承内盖2、左轴承套3、左端盖4、左轴承5、定子6、转子7、接线盒8、右轴承外盖10、右轴承内盖11、右轴承套12、右端盖13、右轴承14、风扇罩15，左轴承外盖1和左轴承内盖2通过螺栓安装在左轴承套3上，左轴承套4用螺栓安装在左端盖4上，左端盖4、接线盒8通过螺栓分别安装在机座9上，左轴承5安装在转子7上，定子6直接安装在机座9上，转子7通过左轴承外盖1、左轴承内盖2、左轴承套3、左端盖4、左轴承5、右轴承外盖10，右轴承内盖11，右轴承套12、右端盖13、右轴承14、安装在机座9上，右端盖13通过螺栓安装在机座9上。风扇罩15安装在右端盖13外，定子设有定子绕组，定子绕组由能够产生旋转磁场，独立工作，带动转子转动的星型三相第一绕组16、第二绕组17、第三绕组18、第四绕组19、第五绕组20、第六绕组21、第七绕组22、第八绕组23的分绕组组成，并对称分布在定子上，每个分绕组的三相引出线与设在异步电动机机体上的接线盒中之端子相连，与分绕组相连的接线盒中之输出端子、接触器、变频器和三相电源依次电连接，组成可单独控制的供电并联电路。(如图3所示)电动机接线盒由螺栓8-1，接线排8-2，接线斗8-3，接线盒座8-4组成，接线排8-2通过螺栓8-1安装在接线盒座8-4上，接线斗8-3直接安装在接线盒座8-4上。

所说星型三相的分绕组，其组数小于电机极数。

例2：

在机电结构上与例1相同，其中星型三相分绕组，其组数等于电机极数。

例3：

在机电结构上与例1相同，其中星型三相分绕组，其组数3倍于电机极数。

本发明在工频电源供电下，如图4所示，低压大功率异步电动机主要由接触器KM控制三相绕组1-8的通断电，令工作的三相绕组与电动机负载达到最佳匹配，减小的电动机电流起到了保护驱动系统接触器的作用，接触器KM也可由PLC(或单片机)等CPU技术控制。

本发明在变频调速系统中，图5中按需求合理配置通用低压变频器VVVF，通用低压变频器的数量与种类应按需求合理设置，本发明可以设置两条支路以上的相邻三相绕组并联在一起，组成三相输出端子与低压变频器相连；若按每条支路的三相绕组单独伸出三相输出端子与低压变频器相连，本系统可设置与电动机极数相同的低压变频器为电动机供电；若需求的电动机极数较少，也可将电动机的并联支路数继续扩展到大于电动机的极数(并联支路数为电动机极数的整数倍)，以并联多台低压变频器为电动机供电。各变频器间的投切控制由PLC(或单片机)等CPU技术结合传感器技术实现。按不同需求，变频器的额定电压可选为380V或660V不等。如上所述，本发明有多种变频器与电机的搭配方案，运行操作十分灵活。

Claims (1)

1.一种低压大功率多支路三相异步电动机，包含有机座(9)、定子绕组、转子(7)、接线盒(8)、风扇罩(15)，其特征是定子绕组由多个能够产生旋转磁场，独立工作，带动转子转动的星型三相的分绕组组成，并对称分布在定子上，每个分绕组的三相引出线与设在异步电动机机体上的接线盒中之端子相连，与分绕组相连的接线盒中之输出端子、接触器、变频器和三相电源依次电连接，组成可单独控制的供电并联电路。

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