CN101534078A - 大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁方法及装置，属于电动机励磁技术领域，用于满足绕线式异步电动机同步化后对励磁电压和励磁电流的要求，其技术方案是：它由转轴、旋转变压器、轴承座组成，旋转变压器安装在转轴上，转轴与绕线式异步电动机轴的非负载端同轴相连，旋转变压器初级绕组通过滑环－电刷与外电源相连接，旋转变压器次级绕组通过整流电路与绕线式异步电动机转子绕组相连接。这种旋转励磁方法及装置，通过外电源对旋转变压器调压，由小电流高电压变为低电压大电流，通过整流后输送给绕线式异步电动机转子作为励磁电流，满足了绕线式异步电动机同步化后对励磁电压和励磁电流的要求，彻底解决了现有技术中存在的问题。

Description

大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁方法及装置

技术领域

本发明涉及一种大型绕线式异步电动机同步化后的励磁装置，属于电动机励磁技术领域。

背景技术

大型绕线式异步电动机，一般在6000kw以上，由于异步运行时功率因数问题，很容易消耗电网无功功率，因此实际运行时，人们常常希望让它运行在同步状态，这样电机本身就不会消耗无功功率，甚至向电网回馈无功功率。是节能增效的好措施，是优化电网运行的好方法，是确保发电机无功功率的上佳方案。所以，绕线式异步电动机的同步运动有着积极的节能意义。

绕线式异步电动机转子绕组和定子绕组基本一样，绕组嵌入转子槽后，由滑环引出，供外部优化启动方式用，因此便于选择励磁方式实施励磁供电。所以绕线式异步电动机能实现传统意义上的用转子加励磁的方式同步化。

大型绕线式异步电动机在同步化时遇到的最大障碍是过载能力，而过载能力取决于励磁电流的大小，由于绕线式异步电动机的转子绕组的匝数非常有限，和真正意义上的同步机相比匝数要少许多，因此，要达到电动机一定的转矩输出或过载能力，就必须靠增大励磁电流的方式来加以满足。这个励磁电流值的大小是正常同容量电动机值的数倍(一般在4倍左右)，实际值的大小上千安倍，有的高达几千安倍。这么大的电流靠电动机的滑环和碳刷(虽然已经经过多种加大和改造)来传输，无论从设计角度，还是从实际运行角度，都偏向于导体直接传输，即直连。否则带来的直接后果是滑环——碳刷部分过热，故障频发，有的甚至无法运行。

因此，在设计上一般认为：电流大于2000A～3000A应采用无刷方式，而历史上这种无刷装置靠内置在电动机内部的定子上励磁，转子发电的方式来解决。但在绕线式异步电动机同步化后的电动机内部则不具备这种先天条件。所以，出于解决实际问题的需要，应该设计一种新的绕线式异步电动机同步化的励磁装置，以彻底解决以上所遇到的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够满足绕线式异步电动机同步化后对励磁电压和励磁电流的要求的大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁方法及装置

解决上述技术问题的技术方案是：

一种大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁方法：

a.在绕线式异步电动机外设置一台变压器，由变压器向绕线式异步电动机提供励磁电流；

b.变压器与绕线式异步电动机采用无刷连接方式连接。

一种实现上述方法的大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁装置，它由转轴、旋转变压器、轴承座组成，旋转变压器安装在转轴上，转轴两端装在轴承座中，转轴与绕线式异步电动机轴的非负载端同轴相连，旋转变压器初级绕组通过滑环—电刷与外电源相连接，旋转变压器次级绕组通过整流电路与绕线式异步电动机转子绕组相连接。

上述大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁装置，所述连接旋转变压器初级绕组的滑环—电刷与外电源之间连接有调节外电源进线电压和电流的控制器。

上述大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁装置，所述整流电路与旋转变压器一同安装在转轴上。

上述大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁装置，在转轴与绕线式异步电动机轴上沿轴向表面下开有对应的敷设导线的嵌槽，嵌槽为3条，间隔120度沿轴表面下均布，连接旋转变压器次级绕组和绕线式异步电动机转子绕组的导线嵌在嵌槽中。

采用这种结构的大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁的方法和装置，外电源通过旋转变压器变压，由小电流高电压变为低电压大电流，通过整流后输送给绕线式异步电动机转子作为励磁电流，满足了绕线式异步电动机同步化后对励磁电压和励磁电流的要求，彻底解决了现有技术中存在的问题，是一项值得进行推广的新技术。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是旋转变压器绕组与绕线式异步电动机转子绕组连接的电路原理图；

图3是绕线式异步电动机轴和转轴敷设导线嵌槽截面示意图。

图中标记如下：轴承座1、2、3、4、旋转变压器5、绕线式异步电动机6、控制器7、异步电动机启动电阻器8、绕线式异步电动机轴9、转轴10、嵌槽11、旋转变压器初级绕组12、旋转变压器铁心13、旋转变压器次级绕组14、整流电路15、投励控制电路16、绕线式异步电动机转子绕组17

具体实施方式

图1显示，本发明由转轴10、旋转变压器5、轴承座3、4组成。旋转变压器5安装在转轴10上，转轴10两端装在轴承座3、4中，转轴10与绕线式异步电动机轴9的非负载端同轴相连。旋转变压器初级绕组12通过滑环—电刷与外电源相连接，在滑环—电刷与外电源之间连接有调节外电源进线电压和电流的控制器7。旋转变压器次级绕组14通过整流电路15与绕线式异步电动机转子绕组17相连接。

在图1中的旋转变压器5和整流电路15安装在转轴10上以后，要进行动平衡调试，以保持转轴10匀速旋转，不发生偏心和抖动。

图1、2显示，旋转变压器5的电源通过控制器7，三相电源a.b.c经小滑环(电流几十到几百安很容易实现)引入到旋转变压器5的原边输入端，然后经旋转变压器5变压，即由小电流高电压变为低电压大电流。其计算值由相关计算设计标准给出在此不再赘述。然后经全波整流桥进行整流，并经投励控制电路16与绕线式异步电机转子绕组17相连。

当电动机刚刚启动时，绕线式异步电动机的三相转子会感应出三相平衡电流。经本身滑环引出并经启动电阻启动。在此过程中，励磁电路中也会受到几千伏感应电压的冲击。为确保这个感应电压对励磁电路不产生影响，在整流桥的阴极按两相分别装设两个大电流高电压的可控硅。可控硅的触发取自整流后的电源。防止因感应电源而触发导通。所以：当整流桥阳极为正时，由整流桥自然截止。整流桥阴极相为正时，控制可控硅不导通截止。

旋转变压器的一次电源及控制方式取决于启动方式，如果是变频同步启动，那么，直接加励磁电源并发出满足启动条件的信号即可。如果是异步启动，则旋转变压器的一次电源及控制旋转发电机的励磁电源及控制方式要麻烦一些。它首先要在异步电机的滑环处取电压信号，并判断是否为交流电及交流电的周期，把这个电压信号作为控制器7的一个输入信号，经控制器7对采样信号进行逻辑判断。启动后一直为交流信号则在异步状态下运行，当交流信号频率达到或超过临界同步转速后，一般>95％nT(nT——同步转速)时，在旋转变压器的电源侧加入控制电源，经整流变压器变压整流产生直流电，发出异步启动结束信号，切除异步启动电阻，导通两个励磁可控硅，则励磁正常投入，励磁电流的大小由控制器控制旋转变压器的一次电压来实现。

图3显示，在转轴10与绕线式异步电动机轴9上沿轴向表面下开有对应的敷设导线的嵌槽11，嵌槽11为3条，间隔120度沿轴表面下均布，连接旋转变压器次级绕组14和绕线式异步电动机转子绕组17的导线嵌在嵌槽11中。

Claims (5)

1.一种大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁方法，其特征在于：

a.在绕线式异步电动机外设置一台变压器，由变压器向绕线式异步电动机提供励磁电流；

b.变压器与绕线式异步电动机采用无刷连接方式连接。

2.一种实现上述方法的大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁装置，其特征在于：它由转轴[10]、旋转变压器[5]、轴承座[3]、[4]组成，旋转变压器[5]安装在转轴[10]上，转轴[10]两端装在轴承座[3]、[4]中，转轴[10]与绕线式异步电动机轴[9[的非负载端同轴相连，旋转变压器初级绕组[12]通过滑环—电刷与外电源相连接，旋转变压器次级绕组[14]通过整流电路[15]与绕线式异步电动机转子绕组[17]相连接。

3.根据权利要求2所述的大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁装置，其特征在于：所述连接旋转变压器初级绕组[12]的滑环—电刷与外电源之间连接有调节外电源进线电压和电流的控制器[7]。

4.根据权利要求3所述的大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁装置，其特征在于：所述整流电路[15]与旋转变压器[5]一同安装在转轴[10]上。

5.根据权利要求4所述的大型绕线式异步电动机同步化的旋转励磁装置，其特征在于：在转轴[10]与绕线式异步电动机轴[9]上沿轴向表面下开有对应的敷设导线的嵌槽[11]，嵌槽[11]为3条，间隔120度沿轴表面下均布，连接旋转变压器次级绕组[14]和绕线式异步电动机转子绕组[17]的导线嵌在嵌槽[11]中。

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